Дифференциальный усилитель

/4 51 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТМ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кии инстии скоиго Краси тит.ут/18-09(095163),23.06.83. Кудряшов альные мик и связь Авторское вке 361026 03 Р 3/45, по з ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ. при Томском ордена Октябр Революции и ордена Трудов Знамени политехническом и(54) (57) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый и второй транзисторы, базы которых являются входами, коллекторы - выходами дифференци/ального усилителя, а в общей эмиттерной цепи включен управляемый источник тока, выполненный на первом дополнительном транзисторе, база ЯО1 4022 которого через источник напряжениясмещения соединена с шиной источника питания, и на втором дополнительном транзисторе, коллектор которогонепосредственно, а база через резистор соединены с шиной источникапитания, причем структура второгодополнительного транзистора противоположна структурам первого дополнительного и первого и второго транзисторов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения входного синфазного диапазона, междуэмиттером первого дополнительноготранзистора и шиной источника питания введен резистивный делитель,отвод которого соединен с эмиттеромвторого дополнительного транзистора, между базой которого и коллектором первого дополнительного транзистора введен конденсатор, а междубазой второго дополнительного транзистора и шиной источника питаниявведен прямосмещенный диод, причемколлектор первого дополнительноготранзистора является выходом управляемого источника тока.45 Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в операционных усилителях икомпараторах напряжения,Известен дифференциальный усилитель, содержащий два входных транзистора, эмиттеры которых объединены и подключены к выходу токостабилизатора 1,13.Однако при подаче на входы известного дифференциального усилителя больших переключающих или синфазных сигналов .запирающей полярности происходит выключение входныхтранзисторов, длительность которогоопределяется током смещения дифференциального усилителя и величинойамплитуды входного сигнала, а причиной является выполнение токостабилизатора на транзисторе, включенном по схеме с общей базой, выходкоторого шунтируется паразитнымиемкостями.. Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсядифференциальный усилитель, содержащий первый и второй транзисторы,базы которых являются входами, коллекторы - выходами дифференциального усилителя, а в общей эмиттерной цепи включен управляемый источник тока, выполненный на первомдополнительном транзисторе, база которого через источник напряжениясмещения соединена с шиной источникапитания, и на втором дополнительномтранзисторе, коллектор которогонепосредственно, а база через резистор соединены с шиной источникапитания, причем структура второгодополнительного транзистора противоположна структурам первого и второго/транзисторов 2 3 Однако использование в известном дифференциальном усилителе ДУ) управляемого источника тока, содержащего цепь обратной связи комбинированного типа - отрицательную по постоянному току и положительную через паразитную емкость, шунтирующую вход и выход отражателя тока, приводит к сокращению допустимого входного синфазного диапазона ДУ. Кроме того, при высоких скоростях нарастания синфазного напряжения, поданного на входы ДУ, на выходе управляемого источника тока с комбинированной обратной связью наблю 5 0 15 20 25 30 35 40литель иа резисторах 7 и 8,конденсатор 9,резистор 10,прямосмещенный диод 11. Устройство работает следующимобразом. В режиме покоя, когда на входы ДУ поданы фиксированные потенциалы, выходной ток УИТ 3 определяется по следующей приближенной формулей 0) е т 6 ЗБФзита р +дается существенная неравномерность установления выходного тока.Цель изобретения - расширение входного синфазного диапазона.Поставленная цель достигается фтем, что в дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй транзисторы, базы которых являются входами, коллекторы - выводами дифференциального усилителя, а в общей эмиттерной цепи включен управляемый источник тока, выполненный на первом дополнительном транзисторе, база которого через источник напряжения смещения соединена с шиной источника питания, и на втором дополнительном транзисторе, коллектор которого непосредственно, а база через резистор соединены с шиной источника питания, причем структура второго дополнительного транзистора противоположна структурам первого дополнительного и первого и второго транзисторов, между эмиттером перво. го дополнительного транзистора и шиной источника питания введен резистивный делитель, отвод которого соединен с эмиттером второго дополнительного транзистора, между базой которого и коллектором первого дополнительного транзистора введен конденсатор, а между базой второго дополнительного транзистора и шиной источника питания введен прямо- смещенный диод, причем коллектор первого дополнительного транзистора является выходом управляемого источника тока.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя.Дифференциальный усилитель содержит первый 1 и второй 2 транзисторы, управляемый источник 3 тока (УИТ), первый 4 и второй 5 дополнительные транзисторы, источник 6 на.- пряжения смещения, резистивный де0227 51 О15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 114где 1 - Напряжение источника 6напряжения смещения;падение напряжения набазо-эмиттерном переходепервого дополнительноготранзистора 4;1 а - сопротивление резистора 8;о - ток смещения;- элементарный зарядК - постоянная Больцмана;- абсолютная температура;ЬО - сдвиг напряжений.Формула (1) составлена для случая, когда источник 6 напряжениясмещения выполнен на двух транзисторах в диодном включении, взаимносогласованных с первым 4 и вторым 5дополнительными транзисторами,что позволяет обеспечить определенную термостабильность выходноготока УИТ 3. При этом 1 - рабочийток транзисторов цепи смещения,а ДО - искусственно вводимыйсдвиг между согласованными переходами источника 6 напряжения смещения и УИТ 3. В частности, такойсдвиг возникает вследствие протекания тока, задаваемого резистором8, по резистору 7. Дополнительноэтот сдвиг может .быть увеличен в ре.зультате уменьшения напряжениясмещения 1 О, а также пропусканиятока по резистору 10 от положительной шины питания,При наличии сдвига йО эмиттерный ток второго дополнительноготранзистора 5 описывается приближенно вторым слагаемым выражения (1).За счет резистрра 8 эмиттерныйток первого дополнительного транзистора 4 выбирается таким, чтобы врежиме покоя эмиттерный ток второгодополнительного транзистора 5 былнамного меньше выходного тока УИТ 3,при этом первый дополнительный транзистор 4 функционирует фактическикак каскад с общей базой. Для достижения максимального быстродействиянеобходимо, чтобы второй дополнительный транзистор 5 находился в активном режиме, .который обеспечиваетсявыбором соответствующего значенияБОРабота устройства возможна такжепри равных эмиттерных токах первого4 и второго 5 дополнительных тран-,зисторов, т.е. при отсутствии резистора 8 н сдвига йО , однако в этом случае выходное сопротивление УИТ 3 имеет минимальную величину что приводит к снижению коэффициента ослабления синфазного сигнала.При воздействии на входы ДУ запирающего импульсного перепада базоэмиттерные переходы первого 1 и второго 2 транзисторов оказываются запертыми, а коллектор первого дополнительного транзистора 4разомкнутым. При этом возникает емкостная положительная обратная связь с выхода УИТ 3 на базу второго дополнительного транзистора 5 через конденсатор 9. Эмиттерный ток второго дополнительного транзистора 5 и выходной ток УИТ 3 быстро возрастают, что приводит к значительному ускорению перезаряда паразитных емкостей, шунтирующих выход УИТ 3, и к увеличению быстродействия ДУ. Положительная обратная связь в УИТ, 3 размыкается в тот момент, когда потенциал выхода УИТ 3 сравнивается с потенциалом эмиттера первого 1 или второго 2 транзисторов.В качестве конденсатора 9 может быть использован любой конденсатор как с изоляцией диэлектриком, так и на обратносмещенном р -в -переходе. Необходимая величина емкости при использовании достаточно высокочастотных транзисторов составляет единицы пикофарад.Резистор 7 установлен для ограничения глубины положительной обратной связи и улучшения характеристик установления УИТ 3. Прямосмещенный диод 11 предназначен для сокращения перепадов напряжения на базе второго дополнительного транзистора 5, что предотвращает пробой базо-эмиттерного перехода этого транзистора на открываю" щих перепадах входного напряжения, поданного на входы ДУ.Таким образом, в результате введения новых элементов и связей между ними достигается расширение входного синфазного диапазона, при этом не ухудшается коэффициент подавления синфазной составляющей входного сигнала.1140227 Составитель И.Водяхинаедактор Л.Веселовская Техред И,Надь Корректор О.Билак илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж872 ВНКПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Б, Р