Широкополосный усилитель Советский патент 1983 года по МПК H03F1/42 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовэ но в качестве широкополосного усилителя постоянного напряжения с высоким входным сопротивлением в устройствах различного назначения, в частности, в быстродействующих схемах выборки-хранения.

Известен повторитель напряжения, содержащий источник тока на полевом транзисторе с каналом « -типа, исток которого подключен ко входу отражателя тока на двух транзисторах п-р-п типа, его зйтвор и эмиттеры транзисторов отражателя тока присоединены к первой шине питания, а сток - к истоку истокового повторителя на полевом транзисторе с каналом п-типа и базе эмиттерного повторителя на транзисторе п -р-п типа, эмиттер которого, являющийся выходом устройства, подключен к выходу отражателя тока, а коллектор и сток транзистора истокового повторителя - к второй шине питания. Входом устройства является затвор истокового повторителя 1 .

Недостатками устройства являются небольшой (меньше, единицы )коэффициент передачи и неодинаковость режимов работы полевых транзисторов, снижающая точность устройства.

Наиболее близким по технической сущности является широкополосный усилитель, содержащий соединенные после довательно по постоянному току первый полевой транзистор, затвор которого является входом широкополосного усилителя, первый биполярный транзистор в диодном включении, база и коллектор которого соединены с истоком первого полевого транзистора, и второй биполярный транзистор, эмиттер которого соединен с эмиттером первого биполярного транзистора в диодном включении, коллектор - с базой третьего биполярного транзистора, коллектор которого подключен к соответствующей шине источника питания, а база - с объединенными базой четвертого и эмиттером третьего биполррных транзисторов, источник тока, выполненный на втором полевом транзисторе, однотипном с первым полевым транзистором, и пятом бипрлярном тразисторе в диодном включении в истокрвой цепи второго полевого транзистора при этом первый и пятый биполярные транзисторы в диодном вкгвочении имеют одинаковый тип провод1имости .

Недостатками устройства являются низкий ( меньше единицы )коэффициент передачи и наличие погрешностей пере дачи, обусловленных неодинаковостью режимов работы полевых транзисторов.

Цель изобретения - повышение точности и увеличение коэффициента передачи широкополосного усилителя, а также, коррекция напряжения смещения полевых транзисторов.

Поставленная цель достигается тем что в широкополосный усилитель, содержащий соединенные последовательно по постоянному току первый полево транзистор, затвор которого является входок широкополосного усилителя, первый биполярный транзистор в диодн вклочении, база и коллектор которого соединены с истоком первого полевого транзистора, и второй биполярный транзистор, эмиттер которого соедине с эмиттером первого биполярного транзистора в диодном включении,коллектор - с базой третьего биполярного транзистора, коллектор которого подключен к соответствующей шине источнка питания, а база - с объединенными базой четвертого и эмиттером третьего биполярных транзисторов, источник тока, выполненный на втором полевом транзисторе, однотипном с первым полевым транзистором, и пятом биполярном транзисторе в диодном включении в истоковой цепи второго полевого транзистора, при этом первый и пятый биполярные транзисторы в диодном включении имеют одинаковый тип проводимости, введены выходной инвертирующий усилительный каскад, а также первый и второй отражатели тока, при этом вход выходного инвертируюи4его усилительного каскада подклочен к стоку первого полевого транзистора и выходу первого отражателя Тока, вход которого соединен с одним выводок источника тока, другой вывод которого подключен к эмиттеру четвертого биполярного транзистора, коллектор которого соединен с входом второго отражателя тока, выход которого подключен к коллектору второго биполярного транзистора, а выход цепи отрицательной обратной связи выходного инвертирующего усилительного каскада соединен с эмиттером первого биполярного транзистора в диодном включении, а таюке введен источник корректирующего тока, подключенный одним выводом к входу второго отражателя тока, а другим выводом - к общей шине. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема широкополосного усилителя Широкополосный усилитель содержит первый полевой транзистор 1, первый биполярный транзистор . в диодном включении, второй биполярный транзистор 3, третий биполярный тран зистор if, четвертый биполярный транзистор 5 источник 6 тока на втором полевом транзисторе 7 и пятом биполя ном транзисторе 8 в диодном включении, выходной инвертирующий усилительный каскад 9 первый 10 и второй 11 отражатели тока, источник 12 корректирующего тока, цепь 13 отрицательной обратной связи, шины 1 источника питания. Устройство работает следующим образом. Ток, создаваемый источником 6 тока на втором полевом транзисторе 7 и пятом биполярном.транзисторе 8 в д ОДНОМ включении в цепи истока, посту пает на вход первого отражателя 10 тока и, пройдя через эмиттер и коллектор четвертого биполярного транзистора 5, поступает на вход второго отражателя 11 тока. Выходной ток вто рого отражателя 11 тока, пройдя через коллектор и эмиттер второго биполярного транзистора 3, складываетс с выходным током цепи 13 отрицательной обратной связи, и этот суммарный ток, пройдя через первый биполярный транзистор 2 в диодном включении и первый полевой транзистор 1, поступает на вход выходного инвертирующего усилительного каскада 9. На вход выходного инвертируюи его усилительного каскада 9 поступает также выходной ток первого отражателя 1 О тока. Если первый 10 и второй 11 отражатели токов работают с коэффициентами передачи по току, рав ными единице, то на вход выходного инвертирующего усилительного каскада 9 поступает выходной ток цепи 13 отрицательной обратной связи, посколь ку выходные токи первого 10 и второго 11 отражателей тока взаимно вычитаются. Вследствие действия цепи 1 отрицательной обратной связи этот вы ходной ток стремится к малой величине определяемой входным током выходного инвертируюи(его усилительного каскада 9. 1 9. Предполагается, что первый 1 и второй 7 полевые транзисторы, первый 2 и пятый 8 биполярные транзисторы в диодном включении, второй 3 и четвертый 5 биполярные транзисторы одинаковы с точностью до технологического разброса параметров, и напряжения смещения входов первого отражателя 10 тока и выходного инвертирующего усилительного каскада 9 равны с точностью до напряжения смещения одного базо-эмиттерного перехода транзистора.При этом режимы работы первого 1 и второго 7 полевых транзисторов одинаковы и смещения уропня постоянного напряжения, вносимое устройством близко к нулю и определяется только технологическим разбросом параметров транзисторов, входящих в него. Таким образом, устраняется один из недостатков известного устройства - наличие погрешностей передачи. обусловленных неодинаковостью режимов работы полевых транзисторов. Для того, чтобы скомпенсировать технологический разброс параметров транзисторов, в устройство введен источник 12, корректирующего тока, который необходим для более точной компенсации смещения уровня постоянного напряжения, вносимого устройством. Кроме того, коэффициент передачи устройства определяется коэффициентом передачи цепи 13 отрицательной обратной связи и коэффициентом усиления выходного инвертирую1чего уср лительного каскада 9. Юирокополосный усилитель обладает повышенной точностью ,- , т.е. отсутствие погрешностей передачи, обусловленных не одинаковостью режимов работы полевых транзисторов и выражаЮ1ЦИХСЯ в смещении уровня постоянного напряжения между входом и выходом, которое может в известном составлять несколько сот милливольт, при применении современных биполярных и полевых интегральных транзисторов, в то время как в предложенном устройстве это смещение можно свести с помощью источника корректирующего тока до одного-двух милливольт, высоким коэффициентом передачи, который при применении современных биполярных и полевых интегральных транзисторе

5 ОЗПЭ 9

может достигать нескольких десятков, К достоинствам усилителя относита усиление с разомкнутой петлей об- ся также возможность выполнения его ратной связи - двух-трех тысяч. в виде интегральной схемы.

1 11 /4f