Усилитель тока Советский патент 1985 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к полупроводниковым усилителям, а именно к усилителям тока, и может быть использовано для построения усилителей малых токов, начиная с ..

Цель изобретения - расширение динамического диапазона в сторону малы токов, повышение коэффициента усиления.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема.усилителя тока.

Усилитель содержит первый транзистор 1, второй транзистор 2, повто ритель 3 напряжения, выполненный, например, на операционном усилителе, источник 4 питания, распределитель 5 тока, выполненный, например, в виде резисторов 6 и 7, третий и четвертый транзисторы 8 и 9, дифференциальный усилитель 10, первый и второй резисторы 11 и 12.

Усилитель работает следующим образом.

Функциональная связь разности падений напряжения на эмиттерных переходах ли первого и второго транзисторов 1 и 2, образующих согласованную пару, с коллекторными токами этих транзисторов I ,2 вьфажается

ли и. In ----, (1)

kz

где и - температурный потенциал.

Для третьего и четвертого транзисторов 8 и 9, образующих допол.нительную согласованную пару, значення их коллекторных токов Ig и Ij соответственно равны I . у. - . HV-( где Uf, - напряжение источника питанияUg- падение напряжения на эмит тернон переходе транзистора 8; R/и R.J- сопротивления резисторов распределителя 5 тока. Необходимо подчеркнуть, что потенциалы коллекторов указанных тран зисторов выравниваются за счет воздействия дифференциального усилителя 10 через второй резистор 12 на .эмиттер четвертого транзистора 9.

В результате подстановки в уравнение (1) выражений (2) получаем, что на втором резисторе 12 вьщеляется напряжение

(3)

и if -VTI . Ч R,

fe

которое от напряжения питания не зависит.

Если выбрать, коллекторный ток ответного транзистора 2 значительно меньшим, чем ток через первый резистор 11, то выходное напряжение дифференциального усилителя 10 равно

Rii

Rч In --- (1+ )

(4)

Т R 1+ R.,

где R и сопротивления первого и второго резисторов 11 и 12.

Из схемы устройства видно, что

1вЬ(Х

и. (5)

flx

так как потенциалы выхода дифференциального усилителя 10 и эмиттера первого транзистора 1 равны, т.е. разность падений напряжения на эмиттерных переходах первого и второго транзисторов 1 и 2 равна V-,oПодставляя в уравнение (5) выражение (4) и разрешая полученное уравне ние относительно входного и выходного токов, получаем

(-)

-т Г 7 i

(6) т.е., при небольших отношениях сопротивлений резисторов 6, 7, 11 и 12 можно получить значительные коэффициенты усиления. Например, при отношении сопротивлений резисторов 6 и 7, равном 10, и при отношении сопротивлений резисторов 11 и 12, равном 4, коэффициент усиления по току равен 10. В известном усилителе этот коэффициент не более 10. За счет изменения сопротивлений резисторов можно управлять коэффициентом усиления от 1 до 10 при сохранении высокой термостабильностл и линейности при условии, что выходной ток не превышает единиц миллиампер. Возможность регулирования

3

коэффициента усиления в широких пределах расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства.

При выходных токах более 2-3 мА появляется погрешность из-за наличия внутреннего сопротивления эмиттерного перехода.

В предлагаемом устройстве устранено влияние транзисторов и обратных токов их р-п-переходов на точность и термостабильность коэффициентов усиления по току. Основным условием является идентичность параметров транзисторов в парах.

44 .

Устройство, выполненное на транзисторных парах типа 159Н Т1В и операционных усилителях типа К1409УЛ1В, позволяет усиливать токи в 10 раз, начиная от .

Изобретение позволяет расширить динамический диапазон усиливаемых входных токов до уровней и

увеличить коэффициент усиления до 10, обеспечивая при этом возможность плавной регулировки его в широких пределах. Устройство может быть выполнено в виде монолитной интегральной схемы.

УСИЛИТЕЛЬ ТОКА, содержащий первый и второй транзисторы, образующие согласованную пару, базы которых объединены, коллектор первого транзистора является, входом усилителя тока, коллектор второго транзистора - выходом усилителя тока, а эмиттер соединен с общей шиной, при этом между коллектором и базой первого транзистора включен, повторитель напряжения, отлич ающийс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона в сторонуйалых токов, повьппения коэффициента усиления, в него введены первый и второй резисторы, распределитель тока, дифференциальный усилитель, третий и четвертый транзисторы, образующие дополнительную согласованную пару, при этом эмиттер третьего транзистора соединен с общей шиной и через второй резистор с эмиттером четвертого транзистора, база которого соединена с базой и коллектором третьего транзистора и неинвертирующим входом дифференциального усилителя, I выход которого соединен с эмиттером первого транзистора и через первый (Л резистор с эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя и входом распределителя тока, общий вывод Которого соединен с соответствующей виной источника питания, а вход - с коллектором третьего транзистора. ср 00 413