Усилитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1720146 А 1 9) 51)5 Н 03 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский институт интроскопии при Томском политехническоминституте им. СЛУ 1. Кирова(56) Авторское свидетельство СССРМ 1656669, кл. Н 03 Р 3/45, 23.06.88.(57) Изобретение относится к радиотехнике.Цель изобретения - уменьшение входныхтоков смещения. Усилитель содержит транзисторы 1-4, 7, 8, 11, 12, 16-19, резисторы5, 6, 9 и 10, цепь смещения 13, диоды 14 и15, повторители 20 и 25 тока, преобразователь 21 тока, выполненный на транзисторах 22 и 23, а также токозадающий эл-т 24. Транзисторы 2 и 12 инвертирующего плеча усилителя охвачены отрицательной. обратной связью через преобразователь 21 по цепи: коллектор транзистора 2, вход преобразователя 21, эмиттер транзистора 18, диодная цепь 13 смещения, база транзистора 12, Аналогично, но через повторитель 20 обратной связью охвачены транзисторы 4 и 8. Наличие этих цепей обратной связи не только позволяет обеспечить устойчивость усилителя по начальному режиму без резисторов, но и дает возможность значительно уменьшить входные токи смещения усилителя. Иэ-за полной симметрии неинвертирующего и инвертирующего плеч усилителя входной ток смещения по неинвертирующему входу также теоретически равен нулю. 2 ил,Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве входного каскада в двухтактных и операционных усилителях,Цель изобретения - уменьшение входных токов смещения.На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема усилителя в качестве входного каскада двухтактного усилителя; на фиг.2 - принципиальная электрическая схема усилителя в качестве входного каскада операционного усилителя.Усилитель (фиг.1) содержит первый, второй, третий, четвертый транзисторы 1-4, первый, второй резисторы 5,6, пятый, шестой транзисторы 7,8, третий, четвертый резисторы 9,10, седьмой, восьмой транзисторы 11,12., цепь 13 смещения, первый, второй диоды .14, 15, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый транзисторы 16 - .19, повторитель 20 тока, преобразователь 21 тока, выполненный на тринадцатом, четырнадцатом транзисторах 22, 23, а также токозадающий элемент 24, дополнительный повторитель 25 тока,Усилитель по фиг.2 дополнительно содержит транзистор 26 и малосигнальный канал 27 усиления,Усилитель работает следующим образом.Транзисторы 2, 12 его инвертирующего плеча охвачены обратной отрицательной связью через преобразователь 21 тока по цепи: коллектор транзиСтора 2, вход преобразователя 21 тока, эмиттер транзистора 18, диодная цепь 13 смещения, база транзистора 12. Аналогично, но через повторитель 20 тока обратной связью охвачены транзисторы 4, 8. Наличие этих цепей обратной связи не только позволяет обеспечить устойчивость усилителя по начальному режиму без резисторов, которые для этой цепи используются в прототипе, но и дает возможность значительно уменьшить входные токи смещения усилителя.Обозначим статические коэффициенты усиления тока транзисторов типа и-р-и В, а транзисторов типа р-и-р - Вр, Будем считать, что все транзисторы одного типа хорошо согласованы .по коэффициентам усиления тока, которые и у р-п-р, и у и-р-и транзисторов существенно больше единицыТогда токами баз всех транзисторов можно пренебречь, т.е. можно считать их равными нулю,. В таком случае в режиме покоя коллекторные токи транзисторов 18, 19 должны быть строго одинаковыми, т,е.118 = 119, Очевидно, что коллекторный ток транзистора 19 равен току, поступающему на вход повторителя 20 тока, т,е. коллектор ному току транзистора 4 (118 = 119 = 14). Определим ток, который должен поступать на вход преобразователя 21 тока, чтобы выполнялось равенство 118 =19. Этот ток118равен 1 вх = Вп, где Вр и В - коэффициенты усиления тока транзисторов 22 и 23 соответственно. Поскольку на вход преобразователя 21 тока поступает коллекторный ток транзистора 2, следовательно Вх = 12. Поэтому коллекторные токи транзисторов 2 и 4.будут равны соответственно В11 в и 1 В.Теперь определим базовые токи этих транзисторов. Они равны соответственно 12 14и ,откудаи р 5 10 15 1 в Вп 11 в .1 бп ВрВп Вр 20 18вр = то есть базовые токи входных транзисторов 2, 4 при условии их точного согласования с транзисторами 22, 23 в режиме покоя одинаковы, а их разность равна йулю, Из-за полной симметрии неинвертирующего и инвертирующего плеч усилителя теоретически равен нулю и входной ток смещения по неинвертирующему входу.Однако при отсутствии транзисторов18, 19 точность компенсации базовых токов транзисторов 1-4 сильно зависит от величины синфаэного сигнала, приложенного к входам усилителя, поскольку коэффициенты передачи тока повторителя 20 тока и преобразователя 21 тока зависят от напряжения коллектор-эмиттер используемых транзисторов. Кроме этого, преобразователь 21 тока имеет большую выходную емкость, 45 которая способствовала бы ухудшению симметрии характеристик усилителя в режиме большого сигнала: Установка транзисторов 18, 19 позволяет существенно ослабитьзависимость величины входных токов смещения от синфазного сигнала за счет поддержания постоянных напряжений на выходах повторителя 20 тока и преобразователя 21 тока, а также обеспечить симметрию усилителя на переменном токе, Ток покоя усилителя задается токозадающим элементом 24, который включен между вхо-.дами повторителей 20 и 25 тока, выход последнего подключен к змиттеру транзистора 18,В отличие от прототипа в предлагаемом эмиттерами соответственно пятого и шее-оусилителе сигналы на выходной каскад, вы- го транзисторов, имеющих и-р-п тип, ба" ы полненный на транзисторах 16, 17, переда- которых соединены и через цепь смещения, ются по цепям, отделенным от цепей выполненную на четырех соединенных по- смещения входного каскада, выполненных 5 следовательно прямосмещенных диодах, на повторителе 20 тока и преобразователе подключены к соединенным базам седьмого 21 тока. Этозначительноупрощаетструкту- и восьмого транзисторов, имеющих р-и-р ру операционных усилителей (ОУ),исполь- тип, эмиттеры которых через третий и четзующих предлагаемый усилитель в качестве вертый резисторы подключены к змиттерам входного каскада, В таком ОУ, показанном 10 соответственно первого и втрого транзина фиг.2, введен транзистор 26, который сторов, при этом коллектор первого трансовместно с диодом 16 образует повтори- зистора соединен с коллектором шестого тель тока, к входу и выходу которого под- транзистора и через первый диод - с полоключены обе пары взаимно противофазных жительной шиной источника питания, колвыходов предлагаемого усилителя. Такое 15 лектор третьего транзистора соединен с включение позволяет получить несиммет- коллектором восьмого транзистора и чеоез ричный токовый выход, который подключен второй диод - с отрицательной шиной иск входу малосигнального канала 27 усиле- точника питания, причем коллекторы пятого ния, содержащего последовательно соеди- и седьмого транзисторов подключены к пан енные двусторонний ограничитель 20 ложительной и отрицательной шинам источнапряжения, инвертирующий интегратор и ника питания соответственно, а также преобразователь напряжение - ток, в качест- девятый транзистор, имеющий р-п-р типа, ве которого в рассматриваемом ОУ может база-эмиттерныйпереходкотороговключен использоваться обычный резистор. Сумми- параллельно первому диоду, и десятый рование выходных токов входного каскада 25 транзистор, имеющий и-р-и тип, база- ОУ и малосигнального канала 27 усиления эмиттерный переход которого включен паосуществляется на диоде 14, раллельно второму диоду, при этом базыИспользование предлагаемого усили- пятого и шестого транзисторов подключетеля в составе ОУ (фиг.2) позволяет до- ны к коллектору одиннадцатого транзистополнительно уменьшить величину токов 30 ра, имеющего р-и-р тип, а базы седьмого и смещения по неинвертирующему входу по восьмого транзисторов подключены к колсравнению с двухтактным усилителем, иэо- лектору двенадцатого транзистора, имеюбраженным на фиг.1, где эти токи зависят щего и-р-и тип; а коллек,оры девятого и как от величины синфаэного напряжения десятого транзисторов являются выходом при 100 ООС по напряжению за счет 35 усилителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, относительно низкого выходного со-: сцельюуменьшения входных токовсмещеи ротивления транзисторов 16,17, так и от ния, в него введены повторитель тока и пресопротивления нагрузки, подключенной к образователь тока, выполненный на выходу усилителя. Введение малосигналь- тринадцатом транзисторе, имеющем р-и-р ного канала 27 усиления за счет его очень 40 тип, и четырнадцатом транзисторе. имею- большого усиления по току позволяет пол- щем и-р-и тип, базы которых соединены, ностью скомпенсировать активную состав- причем эмиттер четырнадцатого транзистоляющую сопротивления, приведенную к ра является входом преобразователя тока, выходу предлагаемого усилителя, вследст- подключен к коллектору второго транзистовие чего входные токи смещения по обоим 45 ра, коллектор тринадцатого транзистора яввходам ОУоказываются предельно малыми ляется выходом преобразователя тока и и приблизительно одинаковыми в любом подключен к эмиттеру одиннадцатого транвключении. зистора, включенного по схеме с общей баформула изобретения зой, при этом эмиттер тринадцатого Усилитель, содержащий первый и вто транзистора и коллектор четырнадцатого рой транзисторы, имеющие и-р-и тип, базы . транзистора подключены к положительной которых являются неинвертирующим и ин- шине источника питания, к отрицательной вертирующим входами усилителя соответ- . шине которого подключен общий вывод ственно, третий и четвертый транзисторы, повторителя тока, вход которого соединен имеющие р-п-р тип, базы которых под с коллектором четвертого транзистора, а ключены к базам соответственно первого выход - с эмитте ром двенадцатого транзии второго транзисторов, а эмиттеры через стора, включенного по схеме с общей бапервый и второй резисторы соединены с зой,1720146 оставитель И. Водяхинаехред М. Моргентал ректор О. Кравцова едактор А. Маковская Заказ 776 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва,Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101