Дифференциальный усилитель Советский патент 1987 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к дифференциальным усилителям, и может использоваться для создания высокоточных дискретных и интегральных операционных усилителей;

Цель изобретения - повышение точности за счет снижения температурного дрейфа напряжения смещения и сни- жения его зависимости от напряжения источника питания.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема дифференциального усилителя.

Дифференциальный усилитель содержит входной каскад 1, отражатель 2. тока, выполненный на двух транзисторах 3 и А, преобразователь 5 температуры в напряжение, датчик 6 абсолют- ной температуры, источник 7 питания, первый и второй транзисторы 8 и 9, |Первый и второй резисторы 10 и 11,дополнительный дифференциальный усилитель 12.

Дифференциальный усилитель работает следующим образом.

Для балансировки дифференциального усилителя требуется задать определенное соотношение входного Ij и выходного 1 токов отражателя 2 тока, выполненного в данном случае по простейшей схеме на двух (биполярных) транзисторах 3 и 4.Так как эмиттер транзистора 4 соединен с ши- ной источника 7 питания,то напряжение и, снимаемое с выхода преобразователя 5 (движка потенциометра), равно разности падения напряжений на эмиттерных переходах (биполярных) транзисторах 3 и 4, т.е.

и Lf In 1ц/1,, (О

. КТ - температурный потенциал;

К - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура; q - элементарный заряд. Выходное напряжение U. датчика 6 абсолютной температуры выполненного по данной схеме, равно

и

п

ч-т InR,,/R, ,

где К

сопротивления резисторов 10 и 11 соответственно .

При токе через преобразователь 5, значительно большем тока Ij (или Тд), можно считать,что его выходное

напряжение U не зависит от тока Tj (или 1) и определяется выражением

и К и„ ,(3)

и где К - коэффициент деления пре- образователя 5. Таким образом,можно записать

К lnR,,/Rf, ( т.е.

, (R.e/R,,). (5)

Из выражения (5) видно,что отношение токов определяется коэффициентом деления К и, в отличие от (1),не зависит от температуры.В отсутствие делителя это отношение равно единице.

В силу того,что выходное напряжение датчика абсолютной температуры не зависит от напряжения питания, то и отношение токов I. и 1 не зависит от напряжения питания.

В известном усилителе эта зависимость имеет место из-за того,что согласно выражению (1) при изменении напряжения питания и изменении значе3035 40

45 50

ний токов I. и

7

меняется и раз55

ность падений напряжения на резисто- I

pax R, и R., что определяет изменение отношения токов.

В данной схеме К 4 1,т.е. для получения отношения токов I. и 1 больше единицы, эмиттеры транзисторов 3 и 4 следует поменять местами.

Предлагаемое изобретение может быть использовано как при создании интегральных операционных усилителей, путем включения в состав его кристалла датчика абсолютной температуры, так и при использовании стандартных операционных усилителей путем подключения к нему внешнего датчика абсолютной температуры, установленного на одной теплопроводящей конструкции с операционным усилителем для обеспечения минимальной разности температур между ними.

Изобретение позволяет значительно снизить температурный дрейф напряжения смещения операционных усилителей и снизить зависимость напряжения смещения от напряжения питания, т.е. значительно повысить их точность.

Формула изобретения

1. Дифференциальный усилитель содержащий входной каскад, выполненньй

313

по дифференциальной схеме,в цепях нагрузок которого включен отражатель тока, выход которого является выходом дифференциального усилителя,а также резистивньв делитель, о т л и- чающийся тем,что,с целью по- вьппения точности за счет снижения температурного дрейфа напряжения смещения и снижения его зависимости от напряжения источника питания,введены последовательно соединенные датчик абсолютной температуры и преобразователь температуры в напряжение, вькод которого соединен по-крайней мере с одним из эмиттеров транзистора входной цепи отражателя тока.

2. Усилитель по п. 1, отличающийся тем,что датчик абсолютной температуры вьтолнен в виде пер-

164

вого и второго транзисторов,первого и второго резисторов,а также дополнительного дифференциального усилителя выход которого является выходом датчика абсолютной температуры и подключен к эмиттеру первого транзистора, коллектор которого соединен с инвертирующим входом дополнительного дифференциального усилителя и через первый резистор - с соответствующей шиной источника питания, а база - с базой и коллектором второго транзистора, эмиттер которого соединен с соответствующей шиной источника питания , коллектор - с неинвертирую- щим входом дополнительного дифференциального усилителя и через второй резистор - с соответствующей шиной источника питания.

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышение точности за счет снижения температурного дрейфа напряжения смещения и снижения его зависимости от напряжения источника питания. Дифференциальный усилитель (ДУ) содержит входной каскад 1, отражатель тока 2, выполненный на транзисторах (Т) 3,4,преобразователь 5 температуры в напряжение,источник питания 7 и датчик абс. температуры (ДАТ) 6, состоящий из Т 8,9, резисторов 10,11 и дополнительного ДУ 12. Для балансировки ДУ требуется задать определенное соотношение входного и выходного токов отражателя тока 2. Напряжение,снимаемое с выхода преобразователя 5 (движка потенциометра), равно разности падения напряжений на эмиттерных переходах Т 3 и 4, зависящей от температурного потенциала. Отношение токов Т 3, 4 определяется коэф. деления преобразователя. 5. Т.к. выходное напряжение ДАТ 6 не зависит от напряжения питания, то и отношение токов Т 3,4 не зависит от напряжения питания. Введен ДАТ 6 и преобразователь 5. 1 3.п. ф-лы, 1 ил. с (Л 00 со ю СП О5