Дифференциальный усилитель Советский патент 1986 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в ка- честв.е входного каскада в компараторах и переключателях тока.

Цель изобретения - увеличение бы- стродействия при одновременном снижении входного тока смещения.

Принципиальная электрическая схем дифференциального усилителя, выполненного согласно данному изобретению приведена на чертеже.

Дифференциальный усилитель (ДУ) содержит два основных п-р-п транзистора 1 и 2 с генератором 3 стабильного тока (ГСТ) в их общей эмиттерной цепи, выполненным на основе токозада ющего п-р-п транзистора 4 с источником 5 напряжения смещения в цепи базы, резистором 6 - в цепи эмиттера, схемой токового зеркала - в цепи коллектора и р-п-р транзистором 7 цепи обратной связи, включенным по схеме с общим коллектором и подключенным базо-эмиттерным переходом между эмиттером токозадающего транзистора 4 и его эмиттерным резистором 6. При этом схема токового зеркала состоит из входного р-п-р транзистора 8 в диодном включении и выходного р-п-р транзистора 9, подключенных базо- эмиттерными переходами последовательно по постоянному току между эмиттерами входных транзисторов 1 и 2 и коллектором токозадающего транзистора 4, при этом коллектор выходного транзистора 9 схемы токового зеркала соединен с базой транзистора 7 цепи обратной рвязи.

Усилитель работает следующим образом.

При подаче напряжения питания и наличии постоянных потенциалов на входах ДУ в обеих ветвях ГСТ 3, образованных соответственно транзисторами 4, 7 и 8 и транзистором 9 и резистором 6, устанавливаются рабочие токи, сумма которых является выходным током ГСТ 3. Соотношение этих токов определяется отношением площадей эмиттеров транзисторов 8 и 9, образующих схему токового зеркала.

Наличие глубокой отрицательной обратной связи с выхода схемы токового зеркала (т.е. с коллектора транзистора 9) на базу транзистора 7 обуславливает высокую стабильность выходного тока ГСТ в переходных режимах ДУ.

5

0

5

0

5

0

5

При открывающем входном сигнале, например синфазном, паразитная емкость, шунтирующая выход ГСТ, образованная суммой емкостей база-эмнттер транзисторов 1 и 2 и емкостей переходов коллектор-база транзисторов 4 и 9, заряжаясь, увеличивает суммарный ток смещения в общей эмиттерной цепи транзисторов 1 и 2.

Увеличение тока в коллекторной цепи транзистора 9 (определяемого суммой зарядного тока емкости коллектор-база транзистора 4, отраженного схемой токового зеркала, и зарядного тока емкости коллектор-база транзистора 9) приводит к увеличению падения напряжения на резисторе 6, прилагаемого в запирающей полярности к базо- эмиттерным переходам транзисторов 4 и и 7, и, как следствие, к уменьшению коллекторных токов транзисторов 4 и 7, что эквивалентно уменьшению влияния паразитных емкостей.

При запирающем входном сигнале, синфазном или дифференциальном уменьшение тока, втека -оп(его в ГСТ со стороны транзисторов 1 и 2 дифференциальной пары, сопровождается уменьшением падения напряжения на резисторе б, что приводит к увеличению коллекторного тока транзисторов 4 и 7. При этом исключается возможность нарушения нормального функционирования в режиме больших сигналов, характерном- для входных каскадов компараторов и переключателей тока, имеющаяся для обычного дифференциального усилителя вследствие влияния паразитных емкостей, щунтирующих и способствующих уменьшению и даже полному исчезновению тока, смещающего транзисторы дифференциальной пары.

Так, например, при запирающем перепаде напряжения., поданном на вход одного из плеч обычного ДУ и состоянии отсечки в другом плече превышение скорости нарастания входного сигнала над, скоростью перезаряда паразитной емкости входным током етаби- лизатора приведет к одновременному запиранию обоих пх вч ДУ, т.е к нарушению функционирования.

В предлагаемом же ДУ отрицательные емкостные эффекты значительно ослаблены.

В другом случае, например, при входном синфазном импульсном перепаде отрицательной полярности базо-эмит- терные переходы транзисторов 1 и 2

из-за паразитных емкостей, шунтирующих переход коллектор-база токостаби- лизирующего транзистора 4, смещаются в обратном направлении, что способствует уменьшению их эмиттерного тока. Однако это з меньтение приводит к нарушению, баланса токов в ветвях ГСТ 3, причем коллекторный ток транзистора 9 и падение напряжения на резисторе 6 уменьшаются, а коллекторные токи транзисторов 4 и 7 увеличиваются. Увеличение этих токов приводит к увеличению скорости перезаряда паразитных емкостей, при этом существенно ослабляется зависимость тока смещения входных транзисторов 1 и 2 от скоро- .стк нарастания входного сигнала. Следовательно, использование ГСТ 3 позволяет обеспечить постоянство тока смещения ДУ при более высоких скоростях нарастания сигнала на его входах, что эквивалентно снижению величины паразитных емкостей, шунтирующих ГСТ. Таким образом, изобретение позволяет увеличить быстродействие ДУ при одновременном снижении входных токов смещения по отношению к обычному ДУ, быстродействие которого является зависимым от полярности входного сигнала, характеризующемуся большими тока ми смещения для устранения указанной ассиметрии.

0

5

0

5

Формула изобретения

Дифференциальный усилитель, содержащий два входных транзистора с генератором стабильного тока в их общей эмиттерной цепи, выполненным на основе подvc.THoneиного базой к источнику смещения токозадающего транзистора с резистором в его эмиттерной цепи, подсоединенным первым выводом к шине питания,отличающийся тем, что, с. целью увеличения быстродействия при одновременном снижении входного тока смещения, он имеет три дополнительных транзистора другого типа проводимостиJ причем первый из них. включенньш по схеме с общим коллектором, подсоединен базой к второму выводу указанного резистора, а эмиттером - к эмиттеру токоза,п,ающего транзистора, а второй и третий дополнительные транзисторы, образук)дие схему токового зеркала с транзистором в диодном включении, подключены базо- эмиттернь&ш переходами последовательно по постоянному току между эмиттерами входных транзисторов и коллектором токозадающего тран

зистора

коллектор

транзи :тора схемы токового зеркала соединен с базой первого дополнительного транзистора.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве входного каскада в компараторах и переключателях тока. Цель изобретения - увеличение быстродействия дифференциального усилителя (ДУ), выполненного на транзисторах с генератором стабильного тока (ГСТ) в общей эмиттерной цепи, при одновременном снижении входного тока смещения. Сущность изобретения состоит во введении в общую эмиттерную цепь транзисторов, дифференциальной пары известного дифференциального усилителя с генератором стабильного тока трех дополнительных транзисторов другого типа проводимости, два из которых, образующие схему токового зеркала с транзистором в диодном включении, подключены базо-эмиттерными переходами между эмиттерами основных транзисторов ДУ и коллектором токоза- дающего транзистора ГСТ, а третий дополнительньй транзистор, включенный по схеме с общим коллектором, подключен базо-змиттерным переходом между эмиттером тркозадающего транзистора ГСТ и его эмиттерным резистором, при этом коллектор выходного транзистора схемы токового зеркала соединен с базой третьего дополнительного транзистора, что обеспечивает замыкание цепи отрицательной обратной связи, обуславливающей уменьшение зависимости тока смещения от скорости нарастания входного сигнала и уменьшение влияния паразитных емкостей при высокой скорости нарастания входного сигнала. 1 ил. (Л ю о ел

Редактор Г.Гербер

Заказ 6853/57, Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, , д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, Составите аь Э.Сапежко

Техред В.Кадар , Корректор С.Черни