Дифференциальный усилитель Советский патент 1984 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к промьпи- . ленной электронике и может использоваться -в управляемых источниках эталониьп; сигналов в качестве преобразо вателя напряжения в ток. Известен преобразователь напряжения в ток, содержащий первый и вто рой взводные транзисторы, эмиттеры ко торых соединены с объединенными эмит терами транзисторов соответственно первого и второго отражателей тока, входы которых соединены между собой через нормирующее сопротивление, а также первый и второй генераторы ток включенные между шиной источника пит ния и базами соответственно первого и второго выходных транзисторов, эмиттеры которых подключены к соответствующим выводам нормирующего сопротивления, а базы - к выходам соот ветственно первого и второго отражателей тока СП. Однако данного преобразователя напряжения в ток недостаточна точнос коэффициента передачи, обусловленная погрешностями генераторов тока. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является дифференциальный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад на первом и втором транзисторах одной структуры, объединенные эмиттеры кот рых через первый генератор тока соединены с одной шиной первого источни ка питания, коллектор первого транзистора - с одной шиной второго исто ника питания, первый регулирующий транзистор, коллектор которого является выходом дифференциального усилителя и соединен с первым выводом второго генератора тока, а эмиттер с первым выводом первого резистора, второй регулирующий транзистор, второй и третий резисторы, третий генер тор тока t21. Однако в известном устройстве недостаточная точность коэффициента передачи обусловлена погрешностями второго генератора д-ока и первого ис точника питания. Цель изобретения - повышение точности коэффициента передачи. Поставленная цель достигается тем что в дифференциальный усилитель, содержащий входной дифференциальный кйскад на первом и втором транзистор одной структуры, объединенные эмитте ры которых через первый генератор тока соединены с одной шиной первого источника питания, коллектор первого транзистора - с одной шиной второго источника , первый регулирующий транзистор, коллектор которого является выходом дифференциального усилителя и соединен с первым выходом второго генератора тока, а эмиттер с первым выходом первого резистора, второй, регулирующий транзистор, второй и третий резисторы, третий генератор тока, введены дополнительный дифференциальный каскад на третьем и четвертом транзисторах и дополнительный источник питания, при этом второй транзистор выполнен двухколлекторным, а структура первого и второго регулирующих транзисторов, третьего и четвертого транзисторов противоположна структуре первого и второго транзисторов, причем эмиттеры третьего и четвертого транзисторов объединены и через третий генератор тока соединены с одной шиной дополнительного источника питания, коллекторы - с соответствующими коллекторами второго транзистора и с базами соответственно второго и первого регулирующих транзисторов, эмиттер второго регулирующего транзистора соединен с базой третьего транзистора и через второй резистор - с одной шиной второго источника питания, к которой подключен второй вывод первого резистора, а Коллектор второго регулирующего транзистора соединен с базой первого транзистора и через третий резистор - с общей шиной, при этом база четвертого транзистора соединена с эмиттером первого регулирующего транзистора, база второго транзистора - с источником входного напряжения, а второй вьгоод второго генератора тока - с одной шиной первого источника питания, причем другие шины всех источников питания подключены к общей шине. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя. Г1 Дифференицальный усилитель содержит входной дифференциальный каскад 1 ни первом и втором транзисторах 2 и 3, дополнительный дифференциальный каскад 4 на третьем и четвертом транзисторах 5 и 6, первый и второй регулирующие транзисторы 7 и 8, первый, второй и третий генераторы 9-11 тока. первый, второй и третий резисторы 12-1 А, первый второй и дополнительны источники 15-17 питания, источник 18 входного напряжения, нагрузка 19. /.дифференциальный усилитель работа 2Т следующим образом. В одной из схем реализации величи на тока первого генератора 9 тока в два раза больше величины тока третье го генератора 11 тока, величина напряжения .второго источника 16 питани меньше величины напряжения дополните ного источника 17 питания. В качеств двухколлекторного второго транзистора 3 входного дифференциального каск да 1 используемся транзистор, коллек торные области которого имеют одинаковые геометрические размеры. В ка.честве первого и второго регулирующих транзисторов 7 и 8 используются составные транзисторы. В целях упрощения пренебрегаем ве личинами базовых токов транзисторов в силу их малости. Так как токи, про текающие через третий и четвертый тр-анзисторы S и 6 пополнительного дифференциального каскада 4 равны коллекторным токам лвухколлекторного второго транзистора 3 входного дифференциального каскада 1, а коллекто ные токи второго транзистора 3 в силу .одинаковости геометрических раз меров его коллекторных областей равны друг другу, то токи, протекающие через третий и четвертый транзистор 5 и 6 дополнительного дифференциального каскада 4, равны друг другу, а следовательно напряжения на базах третьего и четвертого транзисторов 5 и 6 также равны друг другу. Ввиду того, что эмиттерный ток второго тра зистора 3 равен сумме коллекторных токов второго транзистора 3, а сумма упомянутых коллекторных токов равна сумме эмитттерных токов третьего и четвертого транзисторов 5 и 6, которая, в свою очередь, равна току, третьего генератора 11 тока, то эмиттерный ток второго транзистора 3 также равен току третьего генератора 11 тока. Учитывая вьшеизложенное и то, что ток первого генератора 9 тока, подключенного к эмиттерам первого и второго транзисторов 2 и 3 в два раза больше тока третьего генератора 11 тока, приходим к выводу о равенстве эмиттеоных токов первого и второго транзисторов 2 и 3. Так как змит- . терные токи первого и второго тран.зисторов 2 и 3 входного дифференциал .ного каскада 1 равны друг другу, то напряжения на базах упомянутых транзисторов также равны друг другу. Следовательно напряжение, прикладываемое к третьему резистору 1А, равно напряжению источника 18 входного напряжения. В итоге, величина тока, протекающего через третий резистор 14, прямо пропорциональна величине напряжения источника 18 входного напряжения и обратно пропорциональна сопротивлению третьего резистора 14. Второй регулирующий транзистор И включен в контур отрицательной обратной связи входного дифференциального каскада 1. Ток, протекающий через третий резистор 14, суммируется на базе первого транзистора 2 с коллекторным током второго регулирующего транзистора 8. Напряжение на базе второго регулирующего транзистора 8 меняется таким образом, чтобы выравнить указанные токи. В результате ток, протекающий через третий резистор 14, равен коллекторному току второго регулирующего транзистора 8. Коллкторный ток второго регулирующего транзистора 8 с учетом величин базовых токов транзисторов равен его эмиттерному току, а следовательно току, протекающему через второй резистор 13. Падение напряжения на втором резисторе 13, вызванное протеканием тока, с учетом сделанного замечания о равенстве напряжений на базах третьего и четвертого транзисторов 5 и 6 дополнительного дифференциального каскада 4, равно падению напряжения на первом резисторе 12. В результате, величина тока, протекающего через первый резистор 12, пропорциональна току, протекакицему через второй резистор 13. Коллекторный ток первого регулирующего транзистора 7, равный току, протекающему через первый резистор 12, суммируется на нагрузке 19 с током второго генератора 10 тока. Величина выходного тока, протекаюего через нагрузку 19, определяе- ся оотношением .;32.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕ-ПЬ, содержащая входной дифференциальный каскад на первом и втором транзисторах одной структуры, объединенные эмиттеры которых через первый генераг тор тока соединены с одной шиной первого источника питания, коллектор первого транзистора - с одной шиной второго источника питания, первый регулирующий транзистор, коллектор которого является выходом дифференциального усилителя и соединен с первым выходом второго генератора тока, а эмиттер - с первым выводом первого резистора, второй регулирующий транзистор, второй и третий резисторы, третий генератор тока, о тличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности коэффициента передачи, в него введены дополнительный дифференциальный каскад на третьем и четвертом транзисторах и дополнительный источник питания, при этом второй транзистор выполнен двухколлекторным, аструктура первого и второго регулирующих транзисторов, третьего и четвертого транзисторов противоположна структуре первого и второго транзисторов, причем эмиттеры третьего и четвертого транзисторов объединены и через третий генератор тока соединены с одной шиной дополнительного источника питания,, коллекторы - с соответствующими коллекторами второго транзистора и с базами соответственно второго и первого регулирующих транзисторов, (Л эмиттеров второго регулирующего транзистора соединен с базой третьего транзистора и через второй резистор с одной щиной второго источника питания, к которой подключен второй вывод первого резистора, а коллектор второго регулирующего транзистора соединен с базой первого транзистора и через третий резистор - с общей шиной, при этом баз-а четвертого транзистора соединена с эмиттером первого регулирующего транзистора, база второго транзистора - с источником входного напряжения, а второй вывод второго генератора тока - с одной шиной первого источника питания, причем другие шины всех источников питания подключены к общей шине.