Эмиттерный повторитель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИ РЕСПУБ 3 Р 3/501 Н 7 00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСА И БРЕТЕ ВТО УСВ 984/ 1.83 4.84 Гриш 375, ишер еори( р п). 4) (57) ЭМИТ ржащий осно ченный по схе одной структу зистор, включ эмиттером, др тор которого(21) 3545 (22) 31.0 (46) 07.0 (72) Ю.К. (53) 621. (56) 1. ф ка - от т англ. М., 199.2. Ав М 462269,и ототи ТЕРНЫЙ ПОВТОРИТЕЛЬ, совной транзистор, вклюме с общим коллектором,ры, дополнительный траненный по схеме с общимугой структуры, коллексоединен с одним выводом первого резистора, причем одно плечо его цепи базового смещения выполнено на втором резисторе, один вывод которого соединен с общей шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надеврости путем уменьшения мощности рассеивания, в него введен дифференциальный оптрон, светодиод которого включен впрямом направлении между другим выводом первого резистора и общей шиной, первый фотодиод, включенный в обратном направлении в цепь базы основного транзисгора, а второй фотодиод,включенный в обратном направлении - между эмиттером основного транзистора к общей шиной, при- ф чем между базой дополнительного транзистора и другим выводом второго резистора введен стабилитрон,С:Изобретение относится к усилительной технике и может быть использовано в качестве согласующего или разделительного каскада с повышеннымвходным сопротивлением в электронных устройствах, работающих в широком диапазоне частот или в устройствах постоянного тока.Известны эмиттерные повторители,содержащие биполярные транзисторы,с нагрузками в эмиттерных цепях (.1). 10Наиболее близким к изобретениюявляется эмиттерный повторитель,содержащий основной транзистор, включенный по схеме с общим коллектором,одной структуры, дополнительныйтранзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, другой структуры,коллектор которого соединен с однимвыводом первого резистора, причемодно плечо его цепи базового смещения выполнено на втором резисторе,один вывод которого соецикен с общейшиной 2 3Недостатком известных эмиттерныхповторителей является недостаточновысокая надежность.Цель изобретения - повышение надежности устройства путем уменьшениямощности рассеивания.Поставленная цель достигаетсятем, что в эмиттерный повторитель,содержащий основной транзистор,включенный по схеме с общим коллектором, одной структуры, дополнительный транзистор, включенный по схемес общим эмиттером, другой структурыколлектор которого соединен с однимвыводом первого резистора, причемодно плечо его цепи базового смещения выполнено на втором резисторе,один вывод которого соединен с об Ощей шиной, введен дифференциальныйоптрон, светодиод которого включенв прямом направлении между другимвыводом первого резистора и общейшиной, первый фотодиод, включенный 45в обратном направлении в цепь базыосновного транзистора, а второй фотодиод, .включенный в обратном направлении, между эмиттером основноготранзистора и общей шиной, причеммежду базой дополнительного транзистора и другим выводом второго резистора введен стабилитрон,На чертеже представлена принципиальная электрическая схема прецлагаемого эмиттерного повторителя.Эмиттерный повторитель содержитосновной транзистор 1,включенный посхеме с общим коллектором однойструктуры, дополнительный транзистор2, включенный по схеме с общим эмиттером, другой структуры, первыйрезистор 3, цепь 4 базового смещения, второй резистор 5 цепи базовогосмещения диФференциальный оптрон б,светодиод 7 дифференциального оптро на, первый фотодиод 8, включенный вобратном направлении, второй фотодиод 9, включенный в обратном направлении дифференциального оптрона,стабилитрон 10, третий резистор 11нагрузки.Эмиттерный повторитель работаетследующим образом,При включении питающего напряжения эмиттерного повторителя в цеписветодиода 7 появляется ток в моментвремени, когда нарастающее напряжение на шине питания превысит уровеньпереключения доцолнительного транзистора 2, определяемого напряжениемстабилизации стабилитрона 10.Ток, протекающий через светодиод7, обеспечивает работу первого ивторого фотодиодов 8 и 9, оптическиподключенных к светодиоду 7, в вен"тильном режиме (в режиме генерациифото-ЭДС),При отсутствии входного сигкалаток в базовой цепи основного транзистора 1 ке протекает, в результатечего на третьем резисторе 11 нагрузки, а соответственно, и выходе сигнал также отсутствует. Протекающийв эмиттерной цепи основного транзистора 1 неуправляемый ток, величинакоторого для кремниевых транзисторовне превышает нескольких десятковмикроампер во всем температурномдиапазоне работы, не вызывает появления на третьем резисторе 11 нагрузки паразитного положительногопотенциала, т.е, неуправляемый токполностью шунтируется вторым фотодиодом 9, работающим в вентильномрежиме. При этом на третьем резисторе 11 нагрузки присутствует незначительный отрицательный потенциал,обусловленный наличием фото-ЭДС второго фотодиода 9,. что обеспечиваетвысокую помехоустоичивость каскадов,подключенных к выходу эмиттерногоповторителя в широком температурномдипазоке, когда тепловые токи основного транзистора 1 возрастают.При поступлении на вход входногосигнала в базовой цепи основноготранзистора 1 появляется ток, величина которого определяется входнымсопротивлением эмиттерного повторителя, а на третьем резисторе 11 нагрузки появляется выходкой сигнал,амплитуда которого практически неотличается от амплитуды входногосигнала, так как падение напряженияна переходе база-эмиттер основноготранзистора 1(0,5 В) практическиполностью компенсируется напряжениемфото в Э первого фотодиода 8 (0,45-0,5 Б), работающего ь вентилькомрежиме, Это позволяет обеспечитькоэффициент передачи по напряжениюэмиттеркого повторителя практическиравным единице и линейным (и дажев области малых входных напряжений) .При этом второй фотодиод 9 не оказывает никакого влияния на величинунапряжения на третьем резисторе 11,так как второй фотодиод 9 в этомслучае работает в фотодиодном режимеи через него протекает незначительный ток от шины питания через открытый основной транзистор 1,Коэффициент усиления основноготранзистора 1 должен выбираться 10таким, что входной ток эмиттерногоповторителя во всем рабочем диапазоне входных напряжений обеспечиваетработу первого фотодйода 8 в вентильном режиме, т.е. входной ток эмиттер ного повторителя определяется еговходным сопротивлением и не ограничивается светодиодом 7 во всем рабочем диапазоне изменения входногонапряжения. 20В случае, если амплитуда входного сигнал: выходит за пределы .рабочего диапазона и превышает напряжение на шине питания, входноесопротивление эмиттерного повторителя 25снижается, так как входное напряжение превышает то напряжение, котороеможет развиться на третьем резисторе11 нагрузки, Однако входной токэмиттерного повторителя существенноне изменится, так как первый фотодиод 8 перейдет из вентильного режимаработы в Фотодиодный режим, и входной ток эмиттерного повторителя вэтом случае ограничивается токомпервого фотодиода 8, который в свою 35очередь определяется током черезсветодиод 7 и задается с помощьюпервого резистора 3 и коэффициентомпередачи оптоэлектронной пары светодиод 7 - первый Фотодиод 8. Ограничение входного тока эмиттерного повторителя с помощью первого фотодиода 8 исключает возникновение аварийной ситуации при попадании на входэмиттерного повторителя значительныхпо величине напряжений.При случайномили преднамеренном снятии напряженияпитания с шины питания (или уменьшении этого напряжения) через светодиод 7 прекращается ток в момент дости Ожения напряжением на шине питаниязначения, соответствующего порогувыключения дополнительного транзистора 2. Прекращение тока через светодиод 7 приводит к прекращению тока ичерез первый фотодиод 8, в результате чего входной ток эмиттерного повторителя уменьшается практически донуля, несмотря на то, что на входев это время может присутствоватьзначительное напряжение, Это позволя-оет исключить возможность вывода изстроя элементов эмиттерного повторителя и элементов электронных каскадов, согласуемых с помощью эмиттерного повторителя. 65 При случайном коротком замыкании третьего резистора 11 нагрузки в предлагаемом эмиттерном новторителе автоматически ограничивается мощность, рассеиваемая на основном транзисторе 1, так как в этом случае с помощью первого Фотодиода 8 ограничивается рост базового тока основного транзистора 1, а при этом соответственно ограничивается и ток через коллекторный и эмиттерный переходы основного транзистора 1 (в этом случае мощность, рассеиваемая на основном транзисторе 1, определяется током первого фотодиода 8 и коэффициентом усиления основного транзистора 1). При этом, благодаря ограничению входного тока эмиттерного повторителя с помощью первого фотодиода 8, исключаются перегрузка и выход из строя источника сигналов (объекта контроля), выход которого подключается к входу.В ряде случаев, при использовании эмиттерных повторителей в качестве буферного каскада с высоким входным сопротивлением в приборах диагностики и контроля состояний логических микросхем, когда вход эмиттерного повторителя подключается к слаботочным элементам объекта контроля, недопустимым является даже небольшое и кратковременное уменьшение входного сопротивления буферного каскада при включениях и выключениях напряжейий питания приборов диагностики и контроля. В этом случае даже небольшое уменьшение входного сопротивления буферного каскада при коммутации на. пряжения питания может нарушить логику работы объекта контроля(например, триггерпых схем в объекте контроля), что является недопустимым, так как при этом может нарушиться выполняемая объектом контроля функция.Для исключения такого явления в предлагаемом эмиттерном повторителе необходимо чтобы межцу вхо;,ным сигналом и порогом переключения дополнительного транзистора 2 выдерживалось соотноше- ние гдеО - максимальная величина рабоВХ вахчего напряжения входногосигнала;порог срабатывания дополнительного транзистора 2.При соблюдении этого неравенства, в процессе уменьшения напряжения питания эмиттерного повторителя (при выключении питания), ток через светодиод 7, а соответственно, и через первый фотодиод 8 прекращается раньше, чем поступает равенство напряжений на шине питанияи входе эмиттерного повторителя.При нарастании напряжения питания эмиттерного повторителя (при включе 1084967нии питания) светодиод 7, а соответственно, и первый фотодиод 8 включаются после того, когда напряжениепитания на шине превыеит напряжениена входе эмиттерного повторителя.При уменьшении амплитуды сигнала 5на входе до нуля (Фронт спада входного сигнала), на выходе эмиттерногоповторителя сигнал также спадает донуля, а второй фотодиод 9 переходитиз фотодиодного режима опять н вентильный режим работы. При этом переход второго Фотодиода 9 н вентильный режим ускоряет разряд паразитныхемкостей, подключенных к выходуэмиттерного повторителя (например,входных емкостей последующего каскада), в результате чего на третьемрезисторе 11 формируется более крутой задний фронт и, как следствие,пОвышается быстродействие повторителяпри выключении,20В процессе работы эмиттерногоповторителя первый Фотодиод 8 постоянно облучается фотонами, излучаемыми светодиодом 7, в результатечастотные свойства эмиттерногоповторителя не ограничиваются частотными свойствами первого фотодиода8, поэтому предельная частота работыэмиттерного повторителя может нанесколько порядков превосходить 30предельную частоту работы оптоэлектронной пары светодиод 7 - первыйФотодиод 8,Таким образом, н предлагаемомэмиттерном повторителе, благодаря 35введению светодиода оптически идифференциально подключенного кдвум фотодиодам, достигаются болеенизкая величина входного (порогового) напряжения за счет компенсирующего действия фото-ЭДС первого Фотодиода и более высокий и линейныйкоэффициент передачи по напряжению;защита входной цепи от перегрузокпо напряжению, как во включенном,так и выключенном состоянии эмиттерного повторителя; высокое нходноесопротивление при выключенном источнике питания эмиттерного повторителя. Кроме того, исключас:тся импульсная подгрузка источника сигнала при включениях и выключениях источника питания эмиттерного повторителя за счет выбора соответствующегопорога переключения дополнительного транзистора 2,ограничивается рассеиваемая мощность эмиттерного повторителя и защищается источник сигнала от перегрузок по"току при коротком замыкании эмиттерной нагрузки (без снижения коэффициента передачи по напряжению), повышается помехоустойчивость при отсутствии входного сигнала, так как благодаря второму фотодиоду 9 исключается влияние неупранляемых токов Основного транзистора 1 на последующие каскады, при этом также повышается и быстродействие эмиттерного повторителя при выключении. Благодаря дифференциальному оптическому подключению Фотодиодов к светодиоду обеспечивается высокая временная и температурная стабильность параметров эмиттерного повторителя, так как под действием дестабилизирующих факторов проводящие снойства Фотодиодов изменяются в одинаковой степени.Предлагаемый эмиттерный повторитель может найти широкое применение во входных устройствах сигнатурных и логических анализаторов, н приборах для измерения параметров логических микросхем, а также в датчиках текущего контроля слаботочных объектов.Практическая реализация схемы эмиттерного повторителя может быть выполнена с применением кремниевых транзисторов типа КТ 316 Д и дифференциального оптрона типа КОД 302 В. При этом расчетный частотный диапазон работы эмиттерного повторителя составляет: от постоянного тока до 50 МГц.Структура электрической схемы эмиттерного повторителя позволяет выполнить его в виде гибридной интегральной схемы,ВНИИПИпо д113035 Тираж 862 1 осударствен елам изобрет Москва, Жго комите ий и откр Раушская ПодписноеСССРийаб., д,4/5