Дифференциальный усилитель

(19) П за) Н 03 Р 3/45 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТжННЫй НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Шахтинский технологическийинститут бытового обслуживания и Ленинградский ордена Ленина электротехни. ческий институт. им. В. И.ульянова(Ленина)(54)(57) 1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый и второйтранзисторы, при этом коллектор первого транзистора соединен с входамисоответственно первого выходного пов.торителя тока и первого повторителятока, выход которого соединен с входом первого усилителя тока, коллектор второго транзистора соединен сф входом второго выходного повторителятока, генератор тока и второй усилитель тока, выводы питания которых, атакже выводы питания первого усилителя тока подключены к первой шинеисточника питания, при этом выходвторого усилителя тока подключен кэмиттеру второго транзистора, а выводы питания первого и второго выходных повторителей тока и первого повторителя тока подключены к второйшине источника питания, о т л и ч а-,ю щ и,й с я тем, что, с целью повышения линейности характеристики передачи, в него введены первый и второй резисторы и второй повторитель тока, вход которого соединен с коллектором второго транзистора, выводы питания - с второй шиной источника питания, а выход - с входом второго усилителя тока, причем выход первого усилителя тока соединен с эмиттером первого транзистора и через последовательно соединенные первый и второй резисторы, точка соединения которых подключена к выходу генератора тока, - с эмиттером второго транзистора, при этом первый и второй усилители тока выполнены с зоной нечувствительности.2. Усилитель по и. 1, о т л ив ч а ю щ и й с я тем, что первый и второй усилители тока каждый выполнены на ьервом дополнительном транзисторе, имеющем рр структуру, включенном по схеме с общим коллектором, на втором дополнительном транзисторе, имеющем О -р-.структуру включенном по схеме с общей базой эмиттер которого соединен с эмиттером первого дополнительного .транзистора, а коллектор является выходом соответствующего усилителя тока, и на диоде, анод которого соединен с базой первого дополнительного транзистора, являющейся входом соответствующего усилителя тока, при этом катод диода и база второго дополнительного транзистора соединены с.источником смещения.Изобретение относится к радиотех=нике и может использоваться н качестве входных каскадов быстродействующих.операционных усилителей,Известен дифференциальный усилитель с расширенным диапазоном активной работы, содержащий в каждом плече входной транзистор, цепь нелинейной коррекции, ныходной транзистори генератор тока в коллекторной цепивыходного транзистора, а коллекторы 10входных транзисторон объединены иподключены к нходу повторителя тока,выход которого соединен с объединен-,ными базами выходных транзисторов 111Однако такой усилитель характеризуется неудовлетворительными параметрами Йо дрейфу и ослаблению синфазных сигналов.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является дифОференциальный усилитель (ДУ), содержащий первый и второй транзисторы,при этом коллектор первого транзистора соединен с входами соответственно первого выходного повторителя тока и первого повторителя тока, выходкоторого соединен с входом первогоусилителя тока, коллектор второготранзистора соединен с входом второго выходного повторителя тока, генератор тока и второй усилитель тока, выводы питания которых, а такжевыводы питания первого усилителя тока подключены к первой шине источника питания, при этом выход второго усилителя тока подключен к змиттеру второго транзистора, а выводыпитания первого и второго выходныхповторителей тока и первого повторителя тока подключены к второй шивеисточника питания 21, 4 ОНедостаток известного ДУ состоитн том, что он имеет большое числоизломов на характеристике передачи1 щч 1(Оз ) . Последнее отрицательносказывается на быстродействии операционных усилителей, увеличиваеткоэффициент гармоник конверторовнапряжение-ток, реализуемых на основе", ДУ и т.п. Действительно, второй усилитель тока в известном уст Оройстне управляется непосредственнос входа усилителя. Как следствие дляуменьшения влияния его остаточныхтоков на параметры ДУ приходится выбирать большие напряжения его включения. В результате характеристикапередачи ДУ имеет полочку в области средних входных напряжений.Цель изобретения - повышение линейности характеристики передачи.Поставленная цель достигается тем,фчто в дифференциальный усилитель,содержащий первый и второй транзисторы, при этом коллектор первоготранзистора соединен с входами соот.ветственно первого выходного понто рителя тока и первого повторителя тока, выход которого соецинен с входом первого усилителя тока, коллектор второго транзистора соединен с входом второго выходного повторителя тока, генератор тока и второй усилитель тока, выводы питания которых, а также выводы питания первого усилителя тока подключены к первой шине источника питания, при этом ныход второго усилителя тока подключен к эмиттеру второго транзистора, а выводы питания первого и второго выходных повторителей тока и первого повторителя тока подключены к второй шине источника питания, ннедены первы и второй резисторы и второй повторитель тока, вход которого соединен с коллектором второго транзистора, выводы питания - с второй шиной источника питания, а выход - с входом второго усилителя тока, причем выход первого усилителя тока соединен с эмиттером первого транзистора и через последовательно соединенные первый и второй резисторы, точка соединения которых подключена к выходу генератора тока, - с эмиттером второго транзистора, при этом первый и второй усилители тока выполнены с зоной нечувствительности.Кроме того, первый и второй усилители тока каждый выполнены на первом дополнительном транзисторе, имеющем р-о-р структуру, включенном по схеме с общим коллектором, на втором дополнительном транзисторе, имеющем -рструктуру, включенном по схеме с общей базой, эмиттар которого соединен с эмиттером первого дополнительного транзистора, а коллектор является выходом соответствующего усилителя тока, и на диоде, анод которого соединен с базой первого дополнительного транзистора, являющей" ся. входом соответствующего усилителя тока, при этом катод диода и база второго дополнительного транзистора соединены с источником смещения,На фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя; на фиг. 2 - графики характеристики передачи первого и второго усилителей токау на фиг.З график характеристики передачи дифференциального усилителя. Дифференциальный усилитель содержит первый и второй транзисторы 1 и 2, первый и второй повторители 3 и 4 тока, первый и второй выходные повторители тока 5 и б, первый и второй усилители 7 и 8 тока, генератор 9 тока, первый и второй резисторы 10 и 11, первую и вторую шины 12 и 13 источника питаниями первый (второй) усилитель тока выполнен на первом дополнительном транзисторе 14, навтором дополнительном транзисторе 15,диодк 16, источник 17 смещения,Дифференциальный усилитель работает следующим образом.В статическом режиме (О 4 ч О) первый и второй усилители 7 и 8 тока вы-ключены. Их выходной ток близок кнулю (фиг. 2). Поэтому первый и второй усилители 7 и 8 тока на влияютна дрейфовые и малосигнальные параметры ДУ., 10Выходной ток генератора 9 тока 3перераспределяется между первым ивторьи транзисторами 1 и 2кл = )к15гце Ц 2 - коллекторные токи соот.ветственно первого ивторого транзисторовв статическом режиме.Под действием Ов 0 коллекторныйток первого транзистора .1 увеличивается, а второго транзистора 2уменьшаетсяОемшц.", - Д-д2)1где Ь 14,Ьщ 1 - входное сопротивлениесоответственно первогои второго транзисторов в схеме с общейбазой, 30Ток (ЛО: поступает на вход первого выходного повторителя .5 тока и передается нм на выход ДУеюкл (3) На характеристике передачи (,вюОех )35 (фиг, 3) появляется первый участок с углом наклона , который определяется знаменателем формулы (2).Приращения к и Й будут поступать и на входы первого и второго 40 усилителей 7 и 8 тока через соответственно первый и второй повторители тока. В результате суммарный вход- ной ток первого усилителя 7 тока будет увеличиваться, а второго усили теля 8 тока - уменьшаться. При некотором уровне входного тока (фиг. 2) второй усилитель 8 .тока войдет в активный режим. Это приведет к включению отрицательной обратной связи, стабилизирующей ток во втором транзисторе 2. Следовательно, дальнейшее увеличение входного напряжения не приведет к эапиранию второго транзистора 2. Выход второго усилителя 8 тока при этом превращается в выход высококачественного стабилизатора напряжения. Напряжение на эмиттере второго транзистора 2 будет поддерживаться постоянным. Поэтому все дальнейшее приращение Оь) Ор будет приложено к первому и второму резисторам 10, 11 и переходу эмиттер-база первого транзистора 1. На характерис тике передачи (фиг. 3) появится второй учаток с углом наклона ф .Овх (4) .Сравнение (2) и (4) показывает, чтол 3 р (5)Кроме того, при отриц-.тельных уровнях Овч 0 углы наклона характеристики передачи также оПределяются суммой сопротивлений первого и второго резисторов 10 и 11. Это повышает ее линейность,Особенность предлагаемого ДУ состоит также в том, что у него отсутствует еполочками на характеристике передачи в области средних входных напряжений. Пороговый ток первого,и второго усилителей 7 и 8 тока Д (фиг. 2) может выбираться несколько меньше чем /2 (на 15-20). При таком пороговом токе граница первого и второго участков характеристики,передачи (фиг. 3) будет близка кЦр= 25-50 мВ, т.е. согласование участков произойдет в облас. ти малых входных сигналов ( Ов 25- 50 мВ) .Таким образом, предлагаемйй дифференциальный усилитель имеет линейность характеристики передачи, при одновременном уменьшеннС тока потребления, повышении быстродействия, улучшении статических параметров ДУ, 10691331069133 Составитель Й. ВодяхинаТехред М,Тецер Корректор М. Шарош актср Аг. Шанд Заказ и я н Филиал ППП ффПатент, г. Укгород, ул. Проектная, 4 4 Тирак 866ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауыс Подписноеа СССРий, д. 4/5