Повторитель напряжения Советский патент 1985 года по МПК H03F3/50 

Изобретение относится к электрон ным устройствам общего назначения, в частности к усилителям, и может использоваться в различных радиоэлектронных и измерительных схемах. По основному авт. св. № 1020977 известен повторитель напряжений, со держащий первьй транзистор, имеющий одну структуру, включенный по схеме с общим коллектором, база которого является входом повторителя напряжения, эмиттер через яервый Ренератор стабильного тока соединен с шиной источника питания, другая шина которого через второй генерато стабильного тока соединена с одним выводом элемента сдвига уровня, а также управляемый источник напряжения, выполненный на втором транзисторе,, имеющем другую структуру,-коп лектор которого соединен с соответствующей шиной источника питания, при этом коллектор первого транзистора подключен к точке соединения второго генератора стабильного тока с элементом сдвига уровня, база вто рого транзистора подключена к базе первого транзистора а эмиттер - к другому выв.оду элемента сдвига уров ня П. Однако в известном повторителе напряжения существует зависимость положения рабочей точки первого тра зистора от стабильности напряжений на электродах второго транзистора, что увеличивает нестабильность коэф фициента передачи всего повторителя напряжения. Цель изобретения - повышение ста бильности коэффициента передачи. Для этого в повторитель напряжеНИН введены источник опорного напр жения, операционный усилитель, первый и второй резистивные делители, причем коллектор второго транзистор через первый резнстивнь1й делитель соединен с соответствующей шиной ис точника питания, между базой второго транзистора и источником опорног напряжения включен второй резистин ный делитель, отвод которого подклю чен к неинвертирующему входу операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с- отводом первого резкстивного делителя, а выхо с коллектором второго транзистора . На чертеже представлена электрическая принципиальная схема повторителя напряжения. Повторитель напряжения содержит первый 1 и второй 2 транзисторы, первый 3 и второй 4 генераторы стабильного тока, элемент 5 сдвига уровня, источник 6 питания, операционный усилитель 7, источник 8 опорного напряжения (ОН) первый 9 и второй 10 резистивные делители, выполненные на резисторах 11-14. Повторитель напряжения работает следующим образом. Постоянство падений напряжений на переходах база-эмиттер 1), . первого 1 и второго 2 транзисторов для различных значений входных напряжений определяется не только стабильностью величин токов эмиттеров, определяемых постоянством токов первого 1 и второго 2 генераторов стабильного тока, но и стабильностью напряжений на других электродах транзисторов. Напряжение на переходе коллекторбаза UKS первого транзистора 1 определяется суммой напряжений перехода 532 второго транзистора 2 и напряжения и на элементе 5 сдвига уровня (определяемое только стабильность тока первого 1 и второго 2 генераторов тока) и имеет значение . (1). Выходное напряжение повторителя напряжения С/выхОпРВД ляется разностью (или суммой для другой структуры примененных первого 1 и второго 2 транзисторов) между входньм напряжением Ug и падением напряжения на переходе база-эмиттер первого транзистора 1 и составляет Bb,K-Uex-,i -.(2) Исходя из вьфажений О) и (2), падение напряжения на промежутке коллектор-эмиттер U)j5 первого транзистора 1 составляет величину (3) Заменяя значение Q выражением (2), получим кэ. 5,(4) Из вьфажений (1) и (4) можно сделать вывод, что стабильность положения рабочей точки первого транзистора 1 определяется стабильностью падения напряжения на переходе базаэмиттер второго транзистора 2. Изменения напряжений ((52 связанные с изменением и. второго транзистора 2, изменяют значение 52 что в. свою очередь изменяет положения рабочей точки первого тран зистора 1 повторителя напряжедля полной стабилизации положения рабочей точки транзистора 1 необходимо застабилизировать напряжения Схема стабилизации режима U,- kS2 работает следующим образом. Включение операционного усилителя 7 в режиме неинвертирующего сумматора определяется выражением - выходное напряжение операционного усилителя 7, равное- величина напряжения источника 8 опорного напряжения Полярность напряжения источника 8 опорного напряжения определяется структурой второго транзистора 2 (дл случая выбора второго транзистора 2 с структурой р-п-р U0n0). Получение опорного напряжения воз можно, например, с помощью делителя или параметрического стабилизатора, используя отрицательное напряжение источника 6 питания. Величина опорно го напряжения определяется максималь ной амплитудой Ug так, чтобы работа второго транзистора 2 происходила только в усилительном режиме, т.е. чтобы составлять например для структуры на основе кремния такую ве личину, чтобы |U-1| UK2 70 ,(6) т.е. значения .U, .„сЯВ. Рассмотрим теперь значения падений напряжений на электродах второго транзистора 2 с применением схемы стабилизации. 113 Очевидно, что KS2 -. Подставляя значение из выражения (5) в (7), имеем . Подобным образом, подставляя значения из выражения (2), получим V2 V и учитывая выражение (5) и приняв fffmiH « получим и -и +U -и -IB-const КЭ2 on 8Д вхon Из анализа видно, что работа повторителя напряжения характеризуется тем, что в отличие от известного устройства, полностью застабилизированы положения рабочих точек первого 1 и второго 2 транзисторов. Положения рабочих точек выбираются в конкретных условиях работы выбором значения и падением напряжения (if на элементе 5 сдвига уровня. Положения рабочей точки транзистора 2 управляемого источника напряжения и транзистора 1 змиттерного повторителя застабилизированы пол-, ностью-и не зависят от амплитуды входного сигнала. Таким образом, застабилизировав . положение рабочей точки второго транзистора 2 управляемого источника напряжения с помощью операционного усилителя 7, включенного по схеме неинвертирующего сумматора, можно уменьшить нестабильность коэффициента передачи повторителя напряжения в динамическом диапазоне на 0,4%.

%

ПОВТОРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ по авт. св. 1020977, отличающийся тем, что, с целью повьппения стабильности коэффициента передачи, введены источник опорного напряжения, хкперационный усилитель, первый и второй реэистивные делители причем коллектор второго транзистора через первый реэистивный делитель соединен с соответствующей ткоЛ источника питания, между базой второго транзистора и источником опорного ; напряжения включен второй резистивный делитель, отвод которого подключен к неинвертируюцему входу.операт ционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с отводом первого резистивного делителя, а выход-, с коллектором второго транзистора. ;