Дифференциальный усилитель Советский патент 1984 года по МПК H03F3/45 

Нэобрете -ие относится к радио .технике н может использоваться в качестве входных каскадов быстродей ствующих onepaiuiOHHEix: усилителей. Известен дифФеренциальнЕлй усилитель (ЛУ) , содс;. первый и второй входные транзисторы,, первый и второй выходные транзисторы, эмиттеры которых соединены со стабилизатором тока, базы соединены через первый и второй прямосмещенные диоды с соответствующими первым и вто рым управляемыми стабилизаторами fo ка, имеющими зону нечувствительности на характеристике передачи, а колле торы подключены к коллекторам соответствующих первого и ВТОРОГО входных транзисторов и ,цам соответст венно первой и второй нагрузкам, а также вспомогательные резисторы в эмиттсрных цепях входных транзисторов С1 . Недостаток известного ДУ состоит в том,что он имеет сравнительно большой уровень дрейфа и характеризуется повы шенной нестабильностью статического режима входных транзисторов. Действительно, для повьяиения линейности х 1рактзристики передачи ЛУ ибьч; fUex транзисторы его управляемых стабилизаторов тока работают в актив ном режиме. Как следствие из-за температурных изменений напряжения змит тер-база эмиттерный ток этих транзис торов оказывается нестабильным. Это приводит к дополнительному дрейфу ЭДС смещения нуля ДУ, дрейфу входных токов усилителя, изменев1ию входного сопротивления. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй входные транзисторы при этом коллектор первого входного транзистора соединен с входами перво го и первого выходного повторителер тока, а коллектор второго входного транзистора соединен с входами второ го и второго выходного повторителей тока, выводы питания которых,а также вьтоды питания первого и первого выходного повторителей тока подключены к первой шине источника питания, первый и второй усилители тока, имею щие зону нечувствительности, выходы которых соединены с первьтми выводами соответственно первого и второго резисторов, генератор тока , вьшоды питания которого, а также выводы питания первого и второго усилителей тока подключен к второй шине источника питания 23. Недостатком известиого устройства является недостаточная линейность характеристики передачи за счет неравенства углов наклона характеристики передачи при малых и величинах входного сигнала. Цель изобретения - линейности характеристики ггередачи. Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальный усилитель, содержащий первьлй и второй входные транзисторы, при этом коллектор первого входного транзистора соединен с входами первого и первого выходного повторителей тока, а коллектор второго входного транзистора соединен ,с входами второго и второго выходного повторителей тока, выводы питания которых,а также врлводы питания первого и первого выходного повторителей тока подключены к первой шине источника питания, первый и второй усилители тока, имеющие зону нечувствительности, выходы которых соединены с первыми выводами соответственно первого и второго резисторов, генератор тока, выводы питания которого, а также выводы питания первого и второго усилителей тока подключены к второй шине источника питания, введены первый и второй дополнительные транзисторы, эмиттеры которых соединены с выходом генератора тока, базы - с первыми выводами соответственно первого и второго резисторов, а коллекторы - с коллекторами соответственно первого и второго входных транзисторов, при этом выходы первого и второго повторителей тока соединены с входами соответственно второго и первого усилителей тока, а вторые выводы первого и второго резисторов подключены к эмиттерам соответственно первого и второго входных транзисторов . На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема ДУ; на фиг. 2 - график характеристики передачи первого и второго усилителей тока; на фиг. 3 - график сарактеристики передачи ДУ. ДУ содержит первый и второй входные транзисторы 1 и 2, первый и вто-. рой дополнительные транзисторы 3 и 4, генератор 5 тока, первый и второй повторители 6 и 7 тока, первый и второй выходные повторители 8 и 9 тока, первый и второй усилители 10 и 11 тока, первый и второй резисторы 12 и 13, первую и вторую шины 14 и 15 источника питания. ДУ работает следующим образом. В статическом режиме и в области малых входных сигналов (Lgx 50 мВ) первый и второй усилители 10 и 11 тока устанавдивают заданный режим по току первого и второго входных транзисторов 1 и 2 0,11 , где .7j, , j., - ток в эмиттерных цепя соответственно первог и второго входных транзисторов; -ofo,-oti статический ток первого и второго усилителей 10 и il тока. Первый и второй резисторы 12 и 13 низкоомные, поэтому падение напр жения на них сравнительно мало и, следовательно, они не ухудшают дреф фовые и малосигнальные параметры усилителя. Выходной ток генератора 5 тока 5 перераспределяется между первым и вторым дополнительными тракзисто рами 3 и 4 кз-:7к -1 где JK коллекторных цепях соответственно первого и второго до полнительных транзис торов . Первый и второй усилители 10 и тока имеют специфическую характери тику (фиг. 2). Во-первых, они изм няют свои выходные токи под действ ем входного тока согласно кривой фиг. 2, т.е. при боль-тшх входных токах вьоходной ток o.to изменяется. Если же входной ток 3 умень шится до некоторого заданного уров 30 г дальнейшее уменьшение 3 приведет к увеличению выходного тока Приращение входного напряжения 50 мП) практически без ослабления передается на базу первого д полнительного транзистора 3 и вызы вает изменение коллекторных токов Лэ к.1 и -выходного тока ЛУ на величину L/BX . 1выг -.1.3 где Ь.,., 3 .,., /, входные сопротивле транзисторов в схе с общей базой. В результате ток на входах первого и первого выходного повторителей 6 и 8 тока и, следовательно, на их вы ходах уменьшается. Т -25 т j - 2 - .. Из формулы (4) можно выбрать параметры элементов cxoM.i ЛУ такими, чтобы уже при Ug V(-j,25-40 мВ выполнялось равенство граничнЕ й ток первого и второго усилителей 10 и 11 тока (фиг. 2). Следовательно, при UexVf..p первый усилитель 10 тока замкнет петлю отрицательной обратной связи, которая при достаточно большом петлевом усилении (наклоне кривой фиг. 2) будет стабилизировать сумму токов на входе .первого и первого вьходного повторителей 6 и 8 тока п 1С. 1. - зо. (6) 11.3 1.Ц Поэтому дальной:чее перераспределение тока 5 прекплтится и за счет увеличения тока будет поддерживаться равенство (6). В этих условиях все дальнейшее приращение входного на.пряжения усилителя прикладывается между базой (затвором), первого входного транзистора 1 и базой первого дополнительного транзистора 3. Следовательно, ток через первый резистор 12 и выходной ток ДУ павны i вx 42 Rl2 .1 и (7) можно найти, Из формул (3 что в областях малых сигналов ( наклона кривой ieьlx 8x -/3 ( фиг. З) определяется параметрами первого и второго дополнительных транзисторов 3 и 4, а в области больших сигналов - элементами 1 и 12. .Пля получения равенства Дг необходима, чтобы W5li. .- - 25 мВ. Таким образом, данный дифференциальный усилитель имеет хорошую линейность характеристики jiepe.tia4H при большом динамическом диапазоне. Вместе с этим, его первый и второй у.силители 10 и 11 не влияют на стабильность статического режима ЛУ.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый и второй входн1:,1е транзисторы, при этом коллектор первого входного транзистора соединен с входами первого и первого выходного повторителей тока, а коллектор второго входного транзистора соединен с входами второго и второго выходного повторителей тока, выводы питания которых,а также вьтоды питания первого и первого выходного пов- торителей тока подключены к первой шине источника питания, первый и второй усилители тока, имеющие зону нечувствительности, выходы которых соединены с первыми- выводами соответственно первого и второго резисторов, генератор тока, выводы питания которого, а также выводы питания первого и второго усилителей тока подключены к второй шине источника питания, отличающийс я тем, что, с целью повышения линейности характеристики передачи, в него введены первый и второй дополнительные транзисторы, эмиттеры которых соединены с выходом гене о ратора тока, базы - с первыми выво (Л дами соответственно первого и второго резисторов, а коллекторы - с коллекторами соответственно первого и второго входных транзисторов, при этом выходы первого и второго повторителей тока соединены с входами соответственно второго и первого усилителей тока, а вторые выводы первого и второго резисторов подключены к эмиттерам соот- х ветственно первого и второго входньк транзистооов. 00 Jiii