Операционный усилитель Советский патент 1984 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в операционных усилителях, усилителях низкой частоты, компараторах и других устройствах аналоговой техники в интегральном исполнении .

Известен операционный усилитель, 8 котором несимметрия в нагрузке первого каскада приводит к сильной зависимости напряжения смещения и разности входных токов ох величины тока внешнего задающего генератора f 1).

Однако применение на входе транзисторов р-п-р типа с боковой инжекцией, имеющих большой разброс коэффициента усиления тока, приводит к большим): разбросам .входных токов операционного усилителя,

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является операционный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад, каждое; плечо которого выполнено по каскадной схеме, с несимметричной нагрузкой в виде первого отражателя тока на транзисторах с резисторами в эмиттерных цепях, вход которого соединен с первым плечом, а выход с вторым плечом входного дифферен-циального каскада, выход которого через эмиттерный повторитель соединен с базой дополнительного транзистора, последовательно соединенные усилительный и выходной двухтактный каскады, а также задающий генератор тока, выход которого соединен с входом второго отражателя тока, а через третий и четвертый отражатели тока -с входом усилительного каскада 2,

Однако в известном операционном усилителе с увеличением тока задающего генератора тока увеличивается напряжение смещения и разность входН1лх токов, а также ограничивается сверху диапазон токов задающегр генератора тока, определяемый работоспособностью всего операционного усилителя.

Цель изобретения - уменьшение напряжения смещения и .разности входных токов операционного усилителя при расширении диапазона допустимых значений тока задающего генератора тока.

Цель достигается тем, что в операционный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад, каждое плечо которого выполнено по каскадной , с несимметричной нагруз кой в виде первого отрахсателя тока на транзисторах с резисторами в эмиттерных цепях, вход которого соединен с первым плечом, а выход - с вторым плечом входного дифференциального каскада, выход которого

через эмиттерный повторитель соединен с базой дополнительного транзистора, последовательно соединенные усилительный и выходной двухтактный каскады, а также задающий генератор тока, выход которого соединен с входом второго отражателя тока, а через третий и четвертый отражатели тока - с входом усилительного каскада, введены дополнительный эмиттерный повторитель, дополнительный резистор и дополнительный отражател тока, вход которого соединен с задающим генератором тока, а выход с выходом дополнительного эмиттерного повторителя, вход которого соединен с входом первого отражателя тока, дополнительный транзистор,, коллектор и база которого объединены и подключены к выходу второго отражателя тока, а эмиттер через дополнительный резистор соединен с входом усилительного каскада, имеет структуру, противоположную структуре транзистора эмиттерного повторителя

На чертеже представлена схема операционного усилителя.

Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад 1, первый отражатель 2 тока на транзисторах 3,4 и с резисторами 5 и б, эмиттерный повторитель на транзисторе 7, дополнительный эмиттерный повторитель на транзисторе 8, дополнительный транзистор 9, усилительный каскад на транзисторе 10, выходной двухтактный каскад 11, дополнительный резистор 12, задаЕощий генератор 13 тока, второй, третий и четвертый отражатели 14 - 16 тока дополнительный отражатель 17 тока, отрицательная и положительная шины 18 и 19 источника питания, конденсатор 20 .

Операционный усилитель работает следующим образом о

Резисторы 5 и 6 служат для уменьшения напряжения смещения и разности ВХОД.НЫХ токов, увеличения коэффициента усиления операционного усилителя и могут быть использованы для балансировки. Номинал дополнительного резистора 12 выбирается таким, чтобы в режиме баланса падение напряжения на нем за счет протекания тока задающего генератора 13 тока было равно падению. нап.ря кения на резисторах 5 и б в эмиттерных цепях транзисторов 3 и 4 при любом значении тока задающего генератора 13 .

Дополнительный транзистор 9 в д одном включении служит для повышения потенциала коллектора транзистора 4. обеспечивая .грактически нулевое напряжение на коллекторном переходе этого транзистора при низких знсучениях тока задающего генератора 13 тока. При ;iTOM падение напряжения на эмиттерном переходе дополнительного транзистора 9 опре деляется током с второго отражател 14 тока. Для симметрирования входного дифференциального каскада 1 ко втор му плечу его подключен дополнитель ный эмиттерный повторитель на транзисторе 8 и дополнительный отражатель 17 тока, аналогичные эмиттерному повторителю на транзисторе 7 и второму отражателю 14 тока. Конденсатор 20, включенный в цепь отрицательной обратной связи усилительного каскада на транзисто ре 10, обеспечивает устойчивую раб ту операционного усилителя при глубоких обратных связях. Потенциал коллектора транзистор 4 определяется как сумма падений напряжений на эмиттерных переходах дополните .ьного транзистора 9 и транзистора 10 - -плюс падение напр жения на 1 дополнительном резисторе 12, минус падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора 7. С увеличением тока задающего генератора 19 линейно увеличивается как эмиттерный ток транзисторов 3 4 первого отражателя 2 тока, так и ток четвертого, отражателя 16 тока, при этом повышается относительно отрицательной шины 18 источника питания не только потенциал баз транзисторов 3 и 4, но и потенциал коллектора транзистора 4. Если номинал дополнительного резистора 12 выбрать из условия, чтобы падение напряжения на нем за счет протекания тока четвертого отражателя 16 тока в режиме баланса было равно падению напряжения на резисторах 5 и 6 первого отражателя 2 тока, то с увеличением тока задающего генератора 13 тока напряжение на коллекторном переходе транзистора 4 практически будет равно нулю (аналогично транзистору 3) при любых значениях тока задающего генератора 13 тока. Таким образом, введение дополнительного рззистора 12 уменьшает зависимость напряжения смещения и разности входных токов от значения тока задающего генератора 13 тока и расширяет диапазон допустимых значений тока за,цающего генератора 13 тока.

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержгидий входной дифференциальный каскад, каждое плечо которого выполнено по каскадной схеме, с несимметричной нагрузкой в виде первого отражателя тока на транзисторах с резисторами в эмиттерных цепях, вход которого соединен с первым плечом, а выход - с вторым плечом входного дифференциального каскада, выход которого через эмиттерный повторитель соединен с базой дополнительного транзистора, последовательно соединенные усилительный и выходной двухтактный каскады, а также задающий генеразгор тока, выход которого соединен с входом второго отражателя тока, а через третий и четвертый отражатели тока - с входом усилительного каскада, отличающий с а тем, что, с целью уменьшения напряжения смещения и разности входных токов операционного усилителя при расширении диапазона допустимых значений тока задающего генератора тока, в него введены дополнительный э шттepный повторитель, дополнительный резистор и дополнительный отражатель тока, вход которого соединен с задающим генератором тока, а выход - с выходом дополнительного эмиттерного повторителя, вход которого соединен с входом первого отражателя тока, дополнительный транзистор, коллектор и база которого объединены и подключены к выходу второго отражателя тока, а эмиттер через дополнительный резистор сое,цинен с входом усилительного каскада, имеет структуру, противоположную структуре транзистора эмиттерного иовАОрителя. оо О)