Дифференциальный усилитель Советский патент 1985 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к электронным схемам, а именно к усилителям.

Известен дифференциальный усилитель, содержащий дифференциальный каскад с генератором тока, выполнеиным на транзисторе, и эмиттерный повторитель, вход которого соединен с коллектором транзистора одного плеча дифференциального каскада, а эмиттер - с базой транзистора этого плеча 1.

Однако этот дифференциальный усилитель обладает недостаточно высокой стабильностью режима.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является дифференциальный усилитель, содержащий последовательно соединенные дифференциальный каскад с симметричным выходом и генератором тока в общей эмиттерной цепи, выполненным на транзисторе, и источником питания, первый и второй выходные эмиттерные повторители, эмиттеры которых соединены соответственно с первыми выводами первого и второго резисторов, а также третий резистор, первый вывод которого с1эединен с базой транзистора генератора тока 2.

Однако известный дифференциальный усилитель обладает недостаточно высоким уровнем подавления синфазного сигнала.

Цель изобретения - улучщение подавления синфазного сигнала по постоянному току.

Эта цель достигается тем, что в дифференциальном усилителе, содержащем последовательно соединенные дифференциальный каскад с симметричным выходом и генератором тока в общей эмиттерной цепи, выполненным на транзисторе,.и источником питания, первый и второй выходные эмиттерные повторители, эмиттеры которых соединены соответственно с первыми выводами первого и второго резисторов, а также третий резистор, первый вывод которого соединен с базой транзистора генератора тока, к вторым выводам первого, второго резисторов подключен операционный усилитель, выход которого подключен к второму выводу третьего резистора, между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя включен первый конденсатор, а между базой транзистора генератора тока и щиной источника питания включен второй конденсатор, при этом между эмиттером транзистора первого выходного эмиттер ного повторителя и соответствующим входом дифференциального каскада включен четвертый резистор.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого дифференциального усилителя.

Дифференциальный усилитель содержит дифференциальный каскад 1 с симметричным выходом, выполиенный на транзисторах

2 и 3, генератор 4 тока, выполненный на транзисторе 5, источник 6 питания, первый 7 и второй 8 выходные эмиттерные повторители, первый 9 и второй 10 резисторы, операционный усилитель 11, первый конденсатор 12, третий резистор 13, второй конденсатор 14, четвертый резистор 15, выходы 16 и 17.

Дифференциальный усилитель работает следующим образом.

0 Допустим, входной синфазный сигнал (тепловой дрейф параметров транзисторов дифференциального каскада, номиналов элементов, нестабильности напряжений питания также проявляются как синфазный входной сигнал, так как все это имеет место в обоих плечах дифференциального каскада) .вызывает приращения потенциалов на выходах 16 и 17 дифференциального усилителя. Приращение потенциала на выходе 16 дифференциального усилителя через четвертый

0 резистор 15 передается на базу транзистора 3, вызывая приращение базового и коллекторного токов транзистора 3.

В результате этого уменьшается потенциал на коллекторе транзистора 3 и соответственно на выходе 16.

5 Таким образом, отрицательная обратная связь с выхода 16 дифференциального усилителя через четвертый резистор 15 на базу транзистора 3 отрабатывает на абсолютное значение погрешности, обусловленной синфазным входным сигналом.

В то же время, увеличение тока транзистора 3 происходит путем умеиьщения тока транзистора 2, что приводит к еще большему приращению потенциала на выходе 17 дифференциального усилителя. В результате этого увеличивается потенциал на неинвертирующем входе операционного усилителя 11 и соответственно на его выходе, что приводит к увеличению тока генератора 4 тока и увеличению тока транзистора 2. При этом уменьшается потенциал

0 на коллекторе транзистора 2 и соответственио на выходе 17 усилителя, и восстанавливается та разница между выходными потенциалами дифференциального усилителя, которая была в отсутствии синфазного сигнала. В частном случае, когда дифференциальный усилитель сбалансироваи по выходным потенциалам, эта разница устанавливается равной 0.

Таким образом, в предлагаемом дифференциальном усилителе имеются две цепи

0 обратной связи.

Одна отрицательная обратная связь отрабатывает на абсолютное значение погрешности напряжения на одном выходе усилителя, умеиьшая эту погрешность. Другая отрицательная обратная связь, включающая

5 операционный усилитель, отрабатывает на разницу между выходными напряжениями, уменьшая эту разницу. Это обеспечивает уменьшение погрешности выходных напряжений, вызванных синфазным входным сигналом, независимо от характера этой погрешности - как синфазной, так и дифференциальной. Причем эффект подавления дифференциальной погрешности, которая в усилителях с симметричным выходом имеет большее значенне, может быть значительным при использовании прецизионного операционного усилителя.

Особенностью предлагаемого дифференциального усилителя является то, что по постоянному току выходы усилителя являются синфазными, т. е. изменение постоянного потенциала на входе усилителя (постоянного дифференцнального напряжения)

вызывает синфазное изменение потенциалов на выходах.

В части передачи переменного сигнала предлагаемый дифференциальный усилитель не отличается от известных дифференциальных усилителей.

При воздействии дестабилизирующих факторов при изменении температуры окружающей среды на 40°С и при изменении напряжения источников питания на ±10% дифференциальная погрешность на выходе не превышает 5 мВ.

При изменении постоянного потенциала на входе, вызывающем изменение выходных потенциалов на 5 В, дифференциальная погрешность также не превышает 5 мВ.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий последовательно соединенные диференциальный каскад с симметричным выходом и генератором тока в общей эмиттерной цепи, выполненным на транзисторе, и источником питания, первый и второй выходные эмиттерные повторители, эмиттеры которых соединены соответственно с первыми выводами первого и второго резисторов, а также третий резистор, первый вывод которого соединен с базой транзистора генератора тока, отлит чающийся тем, что, с целью улучщеиия подавления синфазного снгнала, по постоянному току, к вторым выводам первого, второго резисторов подключен операционный усилитель, выход которого подключен к второму выводу третьего резистора, между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя включен первый конденсатор, а между базой транзистора генератора тока и шиной источника питания включен второй конденсатор, при этом между эмиттером транзистора первого выходного эмиттерного повторителя и соответствующим входом дифференциального каскада включен четвер- S тый резистор. (Л 00 00