Дифференциальный усилитель Советский патент 1987 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к усилителям с дифференциальным входом,

Цель изобретения - расширение выходного динамического диапазона по току.

На чертеже показан предлагаемый усилитель.

Дифференциальный усилитель содержит первые транзисторы 1 и 2, вторые транзисторы 3 и 4, генератор 5 ток, первый, второй, третий, четвертый и пятый отражатели 6-10 тока, первый второй, третий и четвертый диоды 11- 14, первый и второй повторители 15 и 16 тока, первый и второй источники 17 и 18 напряжения.

Дифферен циальньш усилитель-работает следующим образом.

Дифференциальный входной сигнал поступает на базы, первых транзисторо 1 и 2, которые являются входами дифференциального усилителя. Если дифференциальный сигнал равен нулю, то первые транзисторы 1 и 2 открыты одинаково и через них протекают равные токи, которые отражаются первым и вторым отражателями 6 и 7 тока и с их вторых выводов поступают на соответствующие входы управления пятого и четвертого отражателей 9 и 10 тока через вторые транзисторы 3 и 4. При этом токи с первых выходов первого и второго отражателей 6 и 7 тока оказываются равными токам с выходов пятого и четвертого отражателей 10 и 9 тока. Поэтому прямосмещенные диоды 11-14 не открываются и добавления тока для дифференциального усилителя не происходит.

Токи с опорных входов первого и второго отражателей 6 и 7 тока, пропорциональные коллекторньм токам первых, транзисторов 1 и 2, втекают в эмиттеры транзисторов первого и второго .повторителей 15 и 16 тока, включенных по схеме с общей базой относительно второго источника 18 напряжения. Коллекторный ток транзистора первого повторителя 15 тока втекает JB вход управления третьего отражателя 8 тока и отражается на его вьосоде где из него вычитается коллекторньй ток транзистора второго повторителя 16 тока.

Таким образом, при отсутствии диф ференциально го сигнала на входе дифференциального усилителя ток на его

выходе равен нулю. В это время дифференциальный усилитель потребляет от первого источника 17 напряжения в три раза больший ток, чем задан генератором 5 тока,поскольку через опорные входы первого и второго отражателей 6 и 7 тока протекают в три раза большие токи.чем через их входы управления,

При появлении на входах дифференциального сигнала, например, такого, что первьй транзистор 2 открывается силь- . нее, чем третий транзистор 1, коллекторный ток первого транзистора 2 становится больше коллекторного тока первого транзистора 1. Коллекторный ток первого транзистора 2 отражается вторым отражателем 7 тока и попадает с его второго выхода на эмиттер второго транзистора 4.

С коллектора второго транзистора- 4 ток, попадая на вход управления четвертого отражателя.9 тока, появляется на его выходе, где от него

отнимается ток, равный коллекторному току первого транзистора 1 с первого выхода первого отражателя 6 тока. Поскольку коллекторный ток перво.го транзистора 2 больше коллекторного

тока первого транзистора 1, третий диод 13 открывается и через него протекает ток, равньй разнице токов в коллекторах первых транзисторов 1 и 2, что увеличивает выходной ток

дифференциального усилителя. При э-гом ток на выходе пятого отражателя 10 тока меньше тока на первом выходе второго отражателя 7 тока. Разностный ток через открывшийся в этом случае второй

диод 12 протекает в эмиттер второго транзистора 4 и через его коллектор - в вход управления четвертого отражателя 9 тока, отражается на его выходе и суммируется через третий диод 13 с

током генератора 5 тока. Это увеличивает модуль разности токов в коллекторах первых транзисторов 1 и 2, что увеличивает ток через третий диод 13. На выходе дифференциального усилителя протекает ток в три раза больший, чем разница токов в коллекторах первых транзисторов 1 и 2, поскольку через опорные входы первого и второго отражателей тока 6 и 7 протекают в

три раза большие токи, чем через их входы управления.

Процесс нарастания тока на выходе дифференциального усилителя протекает до тех пор. Пока там не устанавлива31334362

ется напряжение, заданное входным ди- требует тока, то и дифференциальный фференциальным сигналом и цепями от- усилитель будет потреблять ток от рицательной обратной связи (не указа- первого источника 17 напряжения про- ны) . В этом состоянии ток через тре- порциональный току нагрузки.

тий диод 13 не нарастает.поскольку .

Формулаизобретения это увеличивает разностньш ток через

коллекторы первьк транзисторов -1 и 2 Дифференциальный усилитель, содер- и приводит к падению напряжения на жащий первый и второй транзисторы в выходе дифференциального усилителя, ю каждом плече, базы которых объединены что приводит к запиранию первого и являются входами дифференциального транзистора 2 и не дает увеличиться усилителя, эмиттеры первых транзисто- разностному току через коллекторы ров объединены и через генератор тока первых транзисторов 1 и 2. Очевидно. соединены с общей шиной, а также пер- пока не изменяется входной дифферен- is вый и второй отражатели тока, выходы циальный сигнал, разностный ток в которых соединены с первыми выводами коллекторах первых транзисторов 1 первого и второго диодов соответствен- и 2 не уменьшается, поскольку это при но, при этом опорные входы первого приводит к приоткрыванию через цепи и второго отражателей тока через пёр- .обратной связи первого транзистора 20 вый и второй повторители тока соеди- 2 и увеличению разностного тока до нены с выходом и входом третьего от- нужной (требуемой нагрузкой дифферен- ражателя тока соответственно, о т - циального усилителя) величины. личающийся тем, что, с цеПри появлении на входах дифферен.- лью расширения выходного динамическо- циального сигнала другого знака, ко- 25 го диапазона по току, первый и второй торый сильнее открывает лервый тран- отражатели тока выполнены с дополни- зистор 1 по сравнению с первым тран- тельными выходами, которые соединены зистором 2, процесс нарастания выход- с коллекторами первых транзисторов ного тока происходит аналогично, толь- дифференциального усилителя соответст- ко теперь открываются первый диод 30 венно, а входы первого и второго от- 11, через который протекает разност- ражателей тока сбединены с эмиттера- ный коллекторный ток первых транзис- ми вторых транзисторов дифференциаль- торов 1 и 2, и четвертьй диод 14, ного усилителя и вторыми выводами пер- через который протекает двойной раз- вого и второго диодов соответствен- ностный коллекторный ток первых тран- -g но, при этом между выходом первого зисторов 1 и 2. В этом случае с током отражателя тока и коллектором второго генератора 5 тока суммируется ток, транзистора второго плеча дифферен- пропорциональный модулю разности то- циального усилителя введен четвертый ков в коллекторах первых транзисторов отражатель тока, между выходом второ- 1 и 2, что дает возможность получить 40 го отражателя тока и коллектором вто- на выходе дифференциального усили- рого транзистора первого плеча введен теля любой ток, требуемый нагрузкой. пятый отражатель тока, между входами

Таким образом, если входной сигнал четвертого и пятого отражателей тока дифференциального усилителя таков, и общей эмиттерной цепью первых тран- что не требуется отдавать ток в наг- 5 зисторов дифференциального усилителя рузку, то дифференциальный усилитель введены третий и четвертый диоды потребляет от первого источника 17 соответственно, при этом вторые тран- напряжения ток, в три рази больший зисторы имеют структуру противополож- тока генератора 5 тока, который может ную структуре первых транзисторов, быть выбран достаточно малым. Если gQ а выходом является вход третьего от- же входной сигнал таков, что нагрузка ражателя тока.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - расширение выходного динамического- диапазона по току. Дифференциальный усилитель (ДУ) содержит транзисторы 1-4 генератор 5 тока, отражатели 6-10 тока (ОТ), диоды 11-14, повторители 15 и 16 тока и источники 17 и 18 напряжения. Если входной сигнал ДУ таков, . что не требуется отдавать ток в нагрузку, то ДУ потребляет от источника 17 ток в три раза больишй тока генератора, который может быть выбран достаточно малым. Если входной сигнал таков, что нагрузка требует тока, то и ДУ потребляет от источника 17 ток, пропорциональный току нагрузки. Цель достигается введением ОТ 9 и 10 и диодов 13 и 14., с помощью которых на выходе ДУ можно получить любой ток, требуемый нагрузкой. 1 ил. (Л С#9 со 4 :о 1 чэ