Операционный усилитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 9) (1 Ц 4(51) Н ОЭ Р 3/45 НИЯ ОПИСА ЕТ И АВТОРСКОМУ ЗУ ьГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И:ОТКРЦТИ(56) 1. Шило В;Л. Линейные интевральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. И "Советское радио", 1979, с. 113, рис. 3,20.2. Операционный усилитель 154 УДЧ, ТУ бКо, 347.206.ТУЧ. (54)(57) ОПЕРАЦИОННЬЙ УСИПИТЕДЬ, содержащий первый и второй параллел но включенные дифференциальные каскады, причем первый дифференциаль" ный каскад въполнен на транзисторах, имеющих п-.-п-структуру, коллектор одного иэ которых через последовательно соединенные первый и второй прямосмещенные диоды, а коллектор другого. - через последовательно соединенные третий и четвертый .прямосмещенные диоды соединены с положительной шиной источника питания, а второй дифференциальный каскад выполнен на транзисторах, имеющих р-п-р-структуру, коллектор одного из которых через последовательно соединенные пятый и шестой прямосмещенные диоды, а коллектор другого - через последовательно сое. диненные седьмой и восьмой прямо-. смещенные диоды соединены с отри" цательной шиной источника питания, причем катод четвертого прямосмещенного диода соединен с базами первого и второго транзисторов, эмиттеры которых подключены к положительной шине источника питания,при этом коллектор первого транзис. тора соединен с эмиттером третьего транзистора, анод восьмого прямо- смещенного диода соединен с базами четвертого и пятого транзисторов, эмиттеры которых подключены к отрицательной шине источника питания, при этом коллектор четвертого тран- зистора подключен к эмиттеру шесто.го транзистора, причем в .оллекторы третьего и шестого транзисторов объединены через последовательно соединенные девятый и десятый прямосмещенные диоды и подключены к базам соответственно седьмого и восьмого транзисторов, эмиттеры.ко"торых соединен) с базами соответственно первого и второго выходных двухэмиттерных транзисторов, первые эмиттеры которых объединены через последовательно соединенныеодиннадцатый и двенадцатый прямосме. щенные диоды,. а коллекторы соединены соответственно с положительной и отрицательной шинами источника пи. тания, а также девятый и десятый транзисторы, о т л и ч а ю.щ и йс я тем, что, с целью повышения стабильности режима, работы, в него введены первый и второй источники тока, а базы девятого и десятого транзисторов объединены и подключены к общей точке девятого и десято,го прямосмещенных диодов, эмиттерык коллекторам соответственно седь мого и восьмого транзисторов, а коллекторы - к вторым эмиттерам соответственно второго и первого выходных двухэмиттерных транзисторов, при этом базы третьего и шестого1160530транзисторов соединены соответствен тельной и отрицательной шинами источ но с катодом первого и анодом пя- ; ника питания, причем коллекторы того прямосмещенных диодов, соеди- второго и пятого транзисторов соененные соответственно через первый дннены с эмиттерами соответственно и второй источники тока с положи- седьмого и восьмого транзисторовИзобретение относится к радиотехнике и может йспользоваться в радиоэлектронных системах и средстГ вах связи,Известен быстродействующий операционный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад, предвыходной и выходной двухтактный каскады, выполненные на транзисторах, имеющих разную структуру Ц 3 .Однако в операционном усилителе при применейни транзисторов разной ,структуры имеются дополнительное ограничение на допустимые отклонения между усилительными свойствами 15 транзисторов разной структуры.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является операционный усилитель, содержащий первый и второй параллельно включен ные дифференциальные каскады, причем первый дифференциальный каскадвыполнен на транзисторах, имеющих п-р-п-структуру, -коллектор одного из которых через последовательно . 25 соединенные первый и второй прямо- смещенные диоды, а коллектор другогочерез последовательно соединенные третий и четвертый прямосмещеннце диоды соединеиы с положительной 30 шиной источника питания, а второй дифференциальный каскад выполнен на транзисторах, имеющих р-п-р-струк" туру, коллектор одного из которых через последовательно соЕдиненные пятый и шестой прямосмещенные диоды, а коллектор другого - через последовательно соединенные седьмой и восьмой прямосмещенные диоды соединены с отрицательной шиной источника питания, причем катод четвертого прямосмещенного диода соединен с базами первого и второго транзисто- Вров, эмиттеры которых подключены к положительной шине источника питания, при этом коллектор первого транзистора соединен с эмиттером третьего транзистора, анод восьмого прямосмещенного диода соединен с базами. четвертого и пятого тран-, зисторов, эмиттеры которых подключены к отрицательной шине источника питания, при этом коллектор четвертого транзистора подключен к эмиттеру шестого транзистора, причем коллекторы третьего и шестого транзисторов объединены через пос-. ледовательно соединенные девятый и десятый прямосмещенные диоды и подключены к базам соответственно, седьмого и восьмого транзисторов, эмиттеры которых соединены с базами соответственно первого и второ"го выходных двухэмиттерных транзисторов, первые эмиттеры которых объединены через последовательно соединенные. одиннадцатый и двенадцатый прямосмещеннце диоды, а коллекторы соединены соответственно сположительной и отрицательной шинами источника питания, а также , девятый .и десятый транзисторы 2,Однако в известном устройстве проявляется зависимость напряжения смещения от усилительных свойствтранзисторов п-р-п- и р-п-р-структуры, что снижает стабильность режима работы операционного усилителя.Цель изобретения - повышение стабильности режима работы операционного усияителя. "Цель достигается тем,.что в операционный усилитель, содержащий первый и второй параллельно включен" ные дифференциальные каскады, причем первый дифференциальный каскад выполнен на транзисторах, имеющих п-р-п-структуру, коллектор одного из которыхчерез последовательно1160030 4соединенные первый и второй прямо-соответственно с катодом первого исмещенные диоды, а коллектор друго- анодом пятого прямосмещенных диодов,го - через последовательно соеди-соединенные соответственно через перненные третий и четвертый прямосме- вый и второй источники тока с полощенные диоды соединены с положитель-жительной и отрицательной шинаминой шиной источника питания, а вто- ф источника питания, причем коллекторой дифференциальный каскад выпол- ры второго и пятого транзисторовнен на транзисторах, имЕющих р-и-р- соединены с эмиттераья соответственструктуру, коллектор одного из кото- но седьмого и восьмого транзисторов.рык через, последовательно соединен На чертеже представлена принципиные пятый и шестой прямосмещенные альная электрическая схема операциондиоды, а коллектор другого - через ного усилителя.последовательно соединенные седьмой рперационный усилитель содержити восьмой нрямосмещенные диоды первый и второй дифференциальныесоединены с отрицательной шиной ис- ц каскады 1 и 2, первый, второй, треточника питания, причем катщ чет-тий, четвертый прямосмещенные диодывертого, прямосмещенного. диода сое-6, первый, второй, третий транзисдинен с базами первого и второго торы 7-9, пятый, шестой, седьмой,транзисторов, эмиттеры которых под- восьмой прямосмещенные диоды 10-13,; шесто , седьмой,ключены к положительной шине.источ-. 2 р четвертый нятьшестойника питания, при этом коллектор пер- восьмой транзисторы 14-18, первый ивого транзистора .соединен с эмитте-, второй выходные двухэмиттерныером третьего транзистора, анод вось- транзисторы 19 и 20, девятый, десямого прямосмещенного диода соединен . тый, одиннадцатый, двенадцатый пряс базами четвертого и пятого трав- . мосмещенные диоды 21-24, девятыйзисторов, эмиттеры которых подклю- и десятый транзисторы 20 и 26 перЭчены к отрицательной шине источни- вый.и второй источники 27 и 28 тока,ка питания, при этом коллектор чет- положительную и отрицательную шинывертого транзистора подключен к 29 и 30 источника питания,эмиттеру шестого транзистора, причем Операционный усилитель работаеткоплекторытретьего и шестого трап-.-. следующим образом.зисторов объединены через последо- Выходной сигнал. вызывает изменевательно соединенные деватый и деся- ния коллекторных токов в первом итый прямосмещениые диоды и подклю- - втором дифференциальных каскадахчены к базам соответственно седьмо- ,1 и 2 и через диодные цепи данныего и восьмого транзнсторов, эмитте- изменения отражаются в каскадно35ры которых соединеиы с базами соот- соединенных пеРвом, третьем и чет. ветствеино первого и второго вьиод- вертом, шестом транзисторах 7, 9 ных двухэмнттерных транзисторов, пери 14, 16. Для получения максимальвые эмиттеры которых объединейы че- ного размаха сигнала для уменьше 40Эрез последовательно соединенные ния напряжения смещения требуются одиннадцатый и двенадцатый прямосме- идентичные значения коллекторных щенкые диоды, а коллекторы соединены токов в третьем и шестом транзисто соответственно с положительной и . Рах 9 и 16. Однако, в зависимости Отрицательной шинами источника пита- от коэффициентов усиления по токуф п- -пния, а также девятый и десятый тран- п р п (д и Р и Р (ф)-транзистозисторы, введены первый и второй Ров будет наблюдаться определенный источники тока, а базы девятого и разбаланс, который можно выразить деоятого транзисторов объединены Яереэ приведенный разбаланс, через и подключены к общей точке девятого приведенное ко входу напряжение и десятого прямосмещенных диодов смещенияэмиттеры - к коллекторам соответст- Эд +Эб 17венно седьмого и восьмого транзис- сф 1 к 4 б 0 о щ)торов, а коллекторы - к взморьи эмиттерам соответственно второго и пер" у гдетемпературный потенциал;вого выходных двухэмнттерных тран-Х - коллекторныйзисторов, при этом базы третьегои шестого транзисторов соединены . (16);Ь111 , - базовый ток седьмого (вось,.1мого) транзистора 17 (18) .,При этомЕд+ и - (, В РфмФ ЕАе (12. 2 Ъг )с пгде 1, - режимный ток, протекающийв коллекторной цепи (первой или второй) первогодиФФеренциального каскада 1,12 - режимный ток, протекающийв коллекторной цепи (первой или второй) второгодиФФеренциального каскада 2.Значения токов 1, и 1 считаются примерно равными. Значения для токов Е + Ег и 16 + Еде попучены в предположении равенства по,бр р-п-р-транзисторов и по рп и-р-и- -транзисторов, что с достаточной точностью обеспечивается при интегральной технологии изготовления. Таким образом, чем меньше значения Д, и ЗР , а тактике чем больше различие между ними, тем больше величина напряжения смещения.Дяя уменьшения зависимости напряжения смещения от усилительных свойств н р-и- и р-п-р-транзисторов включаются девятый и десятый транзисторы 25 и 26, базовые токи кото:рьас суммируются соответственно с токаж 1.9 и 1. Кроме того, база третьего транзистора 9 подключается к первому прямосмещенному диоду 3, база шестого транзистора 16 - к пятому прямосмещенному диоду 10. 60530Благодаря этому осуществляется симметричное подключение баз первогои второго транзисторов 7 и 8 н базседьмого и девятого транзисторов17 и 25 (аналогично баз четвертогои пятого транзисторов 14 и 15 и баэвосьмого и десятого транзисторов18 и 26),что приводит к взаимнойкомпенсации базовых токов. Величина 1 О напряжения смещения в этом случаеЭто дает уменьшение зависимостинапряжения смешения от ф, рр п-р-пи р-и-р"транзисторов.Подключение первого и, второгоисточников 27 и 28 тока вызванонеобходимостью обеспечения работоспособности схемы при крайних значениях коллекторных .токов в первом д .и втором диФФеренциальных каскадах1 и 2Таким образом, изобретение посравнению с известными быстродействующими операционными усилителямиприводит к уменьшению зависимостиодного из основных параметров уси"лителя, напряжения смещения от усилительных свойств п-р-и- и р-и-ртранэисторов, что позволяет повысить стабильность режима работы операционного усилителя.1160530 э 3840/52 Тир ВНИИПИ Государствен по делам иаобрет 133035, Москва, Ж, Зака 72 одписно та ССытий ого коми ний и. о аушская