Дифференциальный усилитель Советский патент 1984 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к радиотехнике, и может использоваться в операционных усилителях и компараторах. Известен дифференциальный усилитель, содержащий два входных транзис тора, эмиттеры которых через соответ ственно первый и второй транзисторы, включенные по схеме с общей базой, соединены соответственно с входом и выходом первого повторителя тока, а коллекторы входных транзисторов объединены и через второй повторител тока соединены с объединенными базами первого и второго транзисторов. включенных по схеме с общей базой, и с выходом генератора тока, соединенн го с соответствующей шиной источника питания С11. Однако в данном устройстве сравни тельно узкий динамический диапазон 4 Наиболее близким к изобретению по технической сущности является дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй входные транзисторы, имеющие одну структуру, в цепь эмиттеров которых последовательно по постоянному току включены соответственно первьй и второй повторители тока, выполненные на транзисторах другой структуры, входы которых объединены и подключены к выходу генератора тока, выполненного на тра зисторе, база которого соединена с источником напряжения смещения, а эмиттер через первый токостабилизирующий двухполюсник - с -первой шиной источника питания, к которой также подключены второй и третий токостабилизирующие двухполюсники, третий повторитель тока С 21 Однако в известном устройстве сравнительно узкий динамический диапазон, ограниченный величиной тока генератора тока. Цель изобретения - расширение динамического диапазона Для этого в дифференциальном усилителе, содержащем первьй и второй входные транзисторы, имеющие одну структуру, в цепь эмиттеров которых последовательно по постоянному току включены соответственно первый и второй повторители тока, вьтолненные на транзисторах другой структуры, входы которых объединены и подключены к выходу генератора тока, вьтолненного на транзисторе, база которого .соединена с источником напряжения 1 79I смеЕ1ения, а эмиттер через первый токостабилизирующий двухполюсник - с первой шиной источника питания, к которой также подключены второй и третий токостабилизирующие двухполюсники, третий повторитель тока, между выходами первого и второго повторителей тока и эмиттером транзистора генератора тока введены .последовательно соединенные блок выделения наименьшего из двух токов и усилитель тока, выполненный на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, выходы второго и третьего токостабилизирующих двухполюсНИКОВ соединены с выходами соответственно-первого и второго повторителей тока, вход и вьпсод третье го повторителя тока соединены с коллекторами соответственно первого и второго входных транзисторов, а выводы питания третьего повторителя тока соединены с второй шиной источника питания. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя. Дифференциальный усилитель соДержит первьй и второй входные транзисторы 1 и 2, первый и второй повторители 3 и 4 тока, генератор тока, выполненный на транзисторе 5, источник 6 напряжения смещения, первый, второй и третий токостабилизируюш е двухполюсники 7-9, блок 10 выделения наименьшего из двух токов, усилитель 11 тока, третий повторитель 12 тока, причем первый и второй повторители 3 и 4 тока выполнены соответственно на транзисторах 13 и 14, а блок 10 выполнен на диодах 15-18. Дифференциальный усилитель работает следующим образом. При нулевом входном напряжении URX 0 коллекторные токи первого и второго входных транзисторов 1 и 2 устанавливаются одинаковыми и равными коллекторному току транзистора 5, который, в свою очередь, определяется током пе рвого- токостабилизирующего двухполюсника 7 (Г)- Токи второго и третьего токостабилизирующих двухполюсников 8 и 9 выбираются несколько меньше, чем 0,5 Ц. Поэтому диоды 17 и 18 открыты, а диоды 15 и 16 закрыты Усилитель 11 тока находится в состоянии высокого выходного сопротивления и не влияет на работу транзистора 5. Напряжение источника 6 напряжения смещения выбирается более положительным (на 3-5 В) относительно шины отрицательного источника питания. 5

Если входное напряжение Ug 25-50 МБ увеличивается, то это вызьшает увеличение коллекторного тока первого входного транзистора 1 и тока через диод 17. Коллекторный ток второго вход- 10 ного транзистора 2 и ток через диод 18 уменьшаются. При некотором 25-50 MB, когда диод 18 закроется, дальнейшее уменьшение коллекторных токов второго входного транзистора 15 2 и транзистора 14 прекратится, так как блок 10 и усилитель 11 тока замкнут через транзистор 5 и второй повторитель 4 тока, петлю отрицательной обратной связи. Все дальнейшее 20 приращение входного напряжения UBX приложено между коллектором транзистора 5 и базой первого входного транзистора 1. Поэтому выходной ток дифференциального усилителя не имеет ограничений в широком диапазоне изменения Ugx .

При отрицательном входном напряжении уменьшается коллекторный ток первого входного транзистора 1 и диода 17. Как только ток диода 17 уменьшается до нуля, дальнейшее изменение коллекторных токов первого входного транзистора 1 и транзистора 13 прекратится. Это приводит к передаче всего приращения Jf на коллектор транзистора 5. В результате эмиттерный ток второго входного тррнзистора 2 и выходной ток дифференциального усилителя изменяется пропорционально Ue,..

Применение данного дифференциального усилителя в качестве входного каскада операционного усилителя (ОУ) позволяет увеличить быстродействие ОУ на один-два порядка.

r

1

О

lu

ai 4ill iiiitij

S::;- 7Г

Ю

K)

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержагдий первый и второй входные транзисторы, имеющие одну структуру, в цепь эмиттеров которых последовательно по постоянному току включены соответственно первьй и второй повторители тока, выполненные на транзисторах .другой структуры, входы которых объединены и подключены к выходу генератора тока, выполненного на Транзисторе, база которого соединена с источником напряжения смещения, а эмиттер через первый токостабилизирующий двухполюсник - с первой шиной источника питания, к которой также подключены второй и третий токостабилизирукяцие двухполюсники, третий повторитель тока, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, между выходами первого и второго повторителей тока и эмиттером транзистора генератора тока введены последовател,ьно соединенные блок выделения наименьшего из двух токов и усилитель тока, выполненный на транзисторе, И включенном по схеме с общим коллектором, выходы второго и третьего токостабилизирующих двухполюсников соединены с выходами соответственно первого и второго повторителей тока, вход и выход третьего повторителя тока соединены с коллекторами соот- ветственно первого и второго входных транзисторов, а выводы питания третьего повторителя тока соединены с второй шиной источника питания.