Операционный усилитель Советский патент 1987 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в различных линейных схемах.

Цель изобретения - улучшение температурной стабильности напряжения смеще- ния.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема операционного усилителя.

Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад, выполненный О на первых транзисторах 1 и 2, вторых транзисторах 3 и 4, третьих транзисторах 5 и 6, первый усилительный каскад, выполненный на транзисторе 7, второй усилительзисторов 13 и 14. Равенство токов 1к8 1к5+ 1км достигается выбором соответствующей геометрии транзистора 14, площадь его эмиттерного пере.хода должна превышать площадь эмиттерного перехода транзистора 5 или 6, примерно в- (bj+Ijc ;

1x5 Сб)

раз. Подключение транзистора 13 в коллекторную цепь транзистора 14 и выбор напряжения делителя 5 вблизи потенциала, равного половине действующего напряжения источников питания, позволяет исключить ощибку в величине коллекторного тока транзистора 14 из-за влияния модуляции толщины базы. Включение транзисторов 13 и

ный каскад, выполненный на транзисторе 8, 14 компенсирует токовое различие нагружапервый источник 9 тока, второй источник 10 тока, первый резистор 11,четвертый транзистор 12, пятый транзистор 13, щестой транзистор 14, делитель 15 напряжения, выходной повторитель 16 напряжения, второй резистор 17.

Операционный усилитель работает следующим образом.

Протекание режимных токов в каскадах схемы усилителя определяет напряжение с.меп;ения, равное

UCM : срт1п X

ь. « bi7

Р7Р8РГ

20

25

ющего второго усиливающего каскада и минимизирует величину напряжения смещения и его температурного дрейфа.

Формула изобретения

Операционный усилитель, содержащий последовательно соединенные входной дифференциальный каскад, транзисторы каждого плеча которого включены по каскадной схеме, имеющий симметричный вход и несимметричный выход, первый усилительный каскад, выполненный на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, второй усилительный каскад, выполненный на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, с первым источником тока в цепи коллектора и выходной повторитель напряжения, при этом каждое плечо входного дифференциального каскада выполнено на последовательно соединенных относительно источника питания первом транзисторе, являющемся входным и имеющем одну структуру и включенном по схеме с общим коллектором, втором транзисторе, имеющем другую структуру и включенном по схеме с общей базой, и третьем транзисторе, имеющем ту же структуру, что и первый, при этом базы вторых транзисторов объединены и через второй источник тока соединены с соответствующей шиной источника питания, базы третьих транзисторов объединены и через первый резистор соединены с соответствующей шиной источника питания, а параллельно коллек- торно-базовому переходу третьего транзистора одного плеча введен база-эмиттерный переход четвертого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором транзистора первого усилительного каскада, причем коллектор третьего транзистора другого плеча является выходом входного дифференциального каскада, отличающийся тем, что, с целью улучшения температурной стабильности напряжения смещения, в него введены делитель напряжения и последовательно соединенные относительно источника питания пятый и шестой транзисторы, имеющие ту же структуру, что и первый тран

Р5(6) р|2

1К|1 Pl2

где фг - U,

температурный потенциал; коллекторный ток i транзистора; Р, - коэффициент усиления i транзистора;Rii(i7)- ток через резистор, включенный в

эмиттер 12(7) транзистора. Считая 1к11 biY и положив транзисторов равными, получим, что для минимизации напряжения смещения и его температурного дрейфа необходимо обеспечить равенство между токами bg и bs-j- 1к@. Различие данных токов на величину напряжения смещения особенно проявляется при уменьшении р транзисторов, что происходит, например, при уменьшении температуры окружающей среды, обычно IKS (8-10(1к5+1кб)). Увеличение режимных токов транзисторов 5 и 6, которое можно достигнуть увеличением токов в транзисторах входного дифференциального усили- теля, приводит к увеличению входных токов операционного усилителя, уменьщению его входного сопротивления. С другой стороны, уменьшение тока Ь невозможно из-за обеспечения требуемой нагрузочной способности усилителя и скорости нарастания выходного напряжения. Компенсацию данного токового различия можно обеспечить путем подключения пятого и шестого тран

зисторов 13 и 14. Равенство токов 1к8 1к5+ 1км достигается выбором соответствующей геометрии транзистора 14, площадь его эмиттерного пере.хода должна превышать площадь эмиттерного перехода транзистора 5 или 6, примерно в- (bj+Ijc ;

1x5 Сб)

раз. Подключение транзистора 13 в коллекторную цепь транзистора 14 и выбор напряжения делителя 5 вблизи потенциала, равного половине действующего напряжения источников питания, позволяет исключить ощибку в величине коллекторного тока транзистора 14 из-за влияния модуляции толщины базы. Включение транзисторов 13 и

14 компенсирует токовое различие нагружа0

5

0

5

0

5

Q

5

ющего второго усиливающего каскада и минимизирует величину напряжения смещения и его температурного дрейфа.

Формула изобретения

Операционный усилитель, содержащий последовательно соединенные входной дифференциальный каскад, транзисторы каждого плеча которого включены по каскадной схеме, имеющий симметричный вход и несимметричный выход, первый усилительный каскад, выполненный на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, второй усилительный каскад, выполненный на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, с первым источником тока в цепи коллектора и выходной повторитель напряжения, при этом каждое плечо входного дифференциального каскада выполнено на последовательно соединенных относительно источника питания первом транзисторе, являющемся входным и имеющем одну структуру и включенном по схеме с общим коллектором, втором транзисторе, имеющем другую структуру и включенном по схеме с общей базой, и третьем транзисторе, имеющем ту же структуру, что и первый, при этом базы вторых транзисторов объединены и через второй источник тока соединены с соответствующей шиной источника питания, базы третьих транзисторов объединены и через первый резистор соединены с соответствующей шиной источника питания, а параллельно коллек- торно-базовому переходу третьего транзистора одного плеча введен база-эмиттерный переход четвертого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором транзистора первого усилительного каскада, причем коллектор третьего транзистора другого плеча является выходом входного дифференциального каскада, отличающийся тем,- что, с целью улучшения температурной стабильности напряжения смещения, в него введены делитель напряжения и последовательно соединенные относительно источника питания пятый и шестой транзисторы, имеющие ту же структуру, что и первый тран1319245,

34

зистор, при этом база пятого транзисторана к точке соединения баз третьих транподключена к отводу делителя напряжения,зисторов входного дифференциального каса база шестого транзистора подключе-када.

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает улучшение температурной стабильности напряжения смещения. Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад, выполненный на транзисторах (Т) 1-6, два усилительных каскада, выполненных на Т 7 и 8, источники 9 и 10 тока, резисторы И и 17, Т 12-14. делитель 15 напряжения и выходной повторитель 16 напряжения. Протекание режимных токов в каскадных с.хемах усилителя определяет напряжение смещения, зависящее от температурного потенциала и коллекторных токов Ц транзисторов. Для минимизации напряжения смещения и его температурного дрейфа необходимо обеспечить равенство токов bg и Ье. Компенсация их различия обеспечивается за счет введения Т 13 и 14 и делителя 15 напряжения. 1 ил. (Л с со со 1ЧЭ 4 Сл