Дифференциальный усилитель

(50 4 Н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН выполненные на последоватненньж лрямосмещенном диодторе, резисторы 9 и 10 обрг-р 11 тока и шины 12 и 1питания. В данном усилителизменения токов эмиттеровров 1 и 2 повторяет законкоэф,передачи базового токводит к тому, что входныеные сопротивления практичсят от дестабилизирующих фкак они определяются не абзначениями коэф, передачитока и токов эмиттеров траи 2, а их отношением. Стабкоэф. усиления достигается(57) Иэобрете технике. Цель ние нестабиль входного тока ния. Дифферен дерзит транзи ие относится к радио- изобретения - уменьше ости коэф.усиления, и входного сопротивле циальный усилитель соторы 1-6, цели 7 и 8,нзисторо иза эа счет равляемойполнения его нагр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫ 7 ИЯПРИ ГННТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ льно соедие и резисатной связи,источника е закон транзистоиэменения а. Это притоки и вход ски не завиакторов, так солютными базовогоИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в операционных усилителях, выполненных в виде интегральных схем.5Цель изобретения - уменьшение нестабильности коэффициента усиления, входного тока и входного сопротивления.На чертеже представлена принципи" 10 альная электрическая схема дифференциального усилителя.Дифференциальный усилитель содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертъп 4, пятый 5 и шестой 6 транзис торы, цепи 7 и 8, выполненные на последовательно соединенных прямосмещен ном диоде и резисторе,первый 9 и второй 10 резисторы обратной связи, генератор 11 тока и первую 12 и вторую 20 13 шины источника питания.Дифференциальный усилитель работает следующм образом.Уменьшение нестабильности коэффициента усиления, входного тока и вход ного сопротивления дифференциального усилителя заключается в следующем,Под действием дестабилизирующих факторов такх, как температура, нестабильность технологического процес са, временное старение излегяются параметры транзисторных структур, сред которых наиболее нестабильным является коэффициент передачи базового тока ( р ). В известных устройствах, в которых применена жесткая стабилизация токов эмттсроп входных транзисторов, наблюдается существенное изменение входных токов, так как они равны отношению тока эмиттера первого 40 и второго транзисторов 1 и 2 коэффициенту передачи базового тока. Постоянство тока эмпттера первого и Второго транзисторов 1 и 2 известных устройств и существенное (В несколь.45 ко раз) измеее коэффициента передачи базового тока под действием дестабилизирующих Факторов приводят к значительному разбросу и нестабильностям не только Входьх чОкОВ иэ вестных устройств, но и пх Входных сопротивлений, которые прямо пропорциональны величине коэффициента передачи базового тока, но обратно пропорциональны значению тока эмит 55 тера первого и второго транзисторов,В предлагаемом устройстве ток коллектора транзистора 3 под действием. . дестабилизруюшх Факторов изменяется прямо пропорционально коэффициенту передачи базового тока, Такое изменение коллекторного тока транзистора 3 вызвано тем, что он равен произведению коэффициента передачи базового тока на ток базы транзистора 3, который стабилизйрован генератором 11 тока.Поскольку изменяющийся под действием дестабилизирующих факторов ток коллектора транзистора 3 является током эмиттеров транзисторов 1 и 2, то токи эмиттеров транзисторов 1 и 2 оказываются прямо пропорциональными величине /3.Так как закон изменения токов эмиттеров первого и второго транзситоров 1 и 2 повторяет закон изменения коэффициента передачи базового тока входУ ные токи и входные сопротивления предлагаемого дифференциального усилителя оказываются практически не зависящими от дестабилизирующих факторов, так как они определяются не абсолютными значениями коэффициента передачи базового тока и токов эмиттеров первого и второго транзисторов 1 и 2, а их отношением.Стабилизация коэффициента усиления дифференциального усилителя достигается эа счет выполнения его нагрузки управляемой, причем введение четвертого 4, пятого 5 и шестого 6 транзисторов с их связями и одновременная стабилизация токов без третьего 3, четвертого 4, пятого 5 и шестого 6 транзисторов генератором 11 тока привели к тогу, что между изменением под действием дестабилизирующих факторов параметров первого и второго транзисторов 1 и 2 и изменением параметров нагрузки существует жесткая функциональная связь. Указанная функциональная связь приводит к тому, что отношение токов эмиттеров первого и второго транзисторов 1 и 2 и токов, протекающих через цепи 7 и 8, при любых значениях дестабилизирующих Факторов остается постоянным. Если учесть, что сопротивление коллекторных переходов четвертого и пятого транзисторов 4 и 5 много больше подключенных параллельно к шщ сопротивлений цепей 7 и 8 и то, что основной вклад в сопротивление цепей 7 и 8 вносит дифференциальное, сопротивление входящих В них диодов, то становится очевидным, что постоянство отношения токов эмиттеров первого и второго транзисторов 1 и 2 и токов, протекающих через цепи 7 и 89 является достаточн гм условием для поддержания коэффициента усиления дифференциапьного усилителя на постоянном5 уровне, так как н этом случае он определяется только отношением дифференциального сопротивления диода цепи 7 (8) к дифференциальному сопротивлению 10 эмиттерного перехода первого (второго) транзистора 1 (2), которое, в свою очередь, равно отношению тока эмиттера первого (второго) транзистора 1 (2) к току, протекающему через цепь 15 7 (8) . 20 Для ого, чтобы убедиться в том, что отношение токов, протекающих через цепи 7 и 8, и токов эмиттеров первого и второго транзисторов 1 и 2 остается постоянным при любых величинах дестабилизирующих Факторов, обратим внггмание прежде всего на то, что ток базы третьего транзистора 3 и 25 сукпгарное значение токов баз четвертого 4, пятого 5 и шестого 6 транзгсторов стабилизиронан одним и тем же генератором 11 тока. Отсюда следует, что прн идентичности парамеТров 30 транзисторов значение тока коллектора третьего транзистора 3 и суммарное значение токов коллекторов четвертого 4, пятого 5 и шестого 6 транзисторон равны друг другу. Если учесть что токУ 5 коллектора третьего транзистора 3 равен сумме токов эмиттерон первого и второго транзисторов 1 и 2, которые, в свою очередь, практически равны токам коллекторов первого и второго 40 транзнсторон 1 и 2, то можно считать что суммарное значение токов коллекторов третьего 3, четвертого 4 и пятого 5 транзисторов равно суммарному значению токов эмиттеров (коллекторон)45 первого и второго транзисторон 1 и 2 при любых значениях дестабилизирующих Факторов, так как суммарное значение тех и других токов определяется произведением тока генератора 11 тока на ц коэффициент передачи базового тока р . Следствием того, что суммарное значение токор коллекторов первого и второго транзисторов 1 и 2 и суммарное значение токов коллекторов четвертого 4, пятого 5 и шестого 6 транзисторон определяется как произведение тока генератора 11 тока на коэффициент передачи базового тока и, является и то,что законы изменения указанных суммарних значений токов под действием дестабилизирующих факторов будут идентичны.Так как ток коллектора шестого транзистора б через первый и второй транзисторы 1 и 2 не протекает, то суммарное значение токов коллекторов первого и второго транзисторов 1 и 2 оказынается большим, чем суммарное значение токов коллекторов четвертого и пятого транзисторов 4 и 5 на величинутока, коллектора шестого транзистора. Поскольку разностный ток коллекторов первого и второго транзисторов 1 и 2 и четвертого и пятого транзисторов 4 и 5, равный току коллектора шестого транзистора 6, протекает через цепи 7 и 8, то отсюда следует, что суммарное значение токов, протекающих через цепи 7 и 8 при любых значениях дестабилизирующих факторов равно току коллектора шестого транзистора 6. При полностью симметричной схеме ток, протекающий через любую из цепей 7 и 8, равен половине тока коллектора шестого транзистора 6. Учитывая, что четвертый 4, пятый 5 и шестой б транзисторы работают при одном и том же напряжении смещения, соотношение токов их коллекторов будет определяться только соотношением площадей эмиттеров и не будет зависеть от дестабилизирующих факторов. Отсюда следует, что токи коллекторов четвертого 4, пятого 5 и шестого б транзисторов, распределяясь прямо пропорционально площадям эмиттеров, под действием дестабилизирующих факторов будут изменяться по одному закону, причем по тому же закону, что и токи коллекторов первого и второго транзисторов 1 и 2, так как нсе укаэанные токи определяются как константа (ток базы), умноженная на величиггу коэффициента передачи базового тока.Выбирая площади эмиттеров четвертого и пятого транзисторов 4 и 5 равными друг другу и значительно большими, чем площадь эмиттера шестого транзистора 6, получим, что через цепи 7 и 8 будет протекать ток, много меньший, чем. ток коллекторов первого и нторого транзисторов 1 и 2. В результате этого получаем не только высокую стабильность коэффициента усиления, но и достаточную его величину.1515344 Составитель И.ВодяхинаТехред М.Моргентал Корректор 0 Дипле Редактор А,Лежнина Заказ 6293/55 Тираж 884 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Проводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 Формула изобретенияДифференциальный усилитель, содержащий первый и второй транзисторы, базы которых являются входами диффе 5 ренциального усилителя, а эмиттеры через соответственно первый и второй резисторы соединены и подключены к коллектору третьего транзистора, включенного по схеме с общим эмиттероьр коллекторы первого и второго транзисторов являются выходами дифференциального усилителя и через соответствующие цепи, состоящие из последовательно соединенных прямосмещенного диода и резистора, подключены к первой шине источника питания, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения нестабильности коэффициента усиления, входного тока и входногосопротивления, введены четвертый, пя-тый, шестой транзисторы, имеющие другую структуру, эмиттеры которых подключены к первой шине источника питания, коллекторы - к соответственноколлекторам первого и второго транзисторов и к эмиттеру третьего транзистора, соединенному с второй шинойисточника питания, при этом базычетвертого, пятого, шестого транзис"торов соединены и через введенныйгенератор тока подключены к базе третьего транзистора.