Операционный усилитель Советский патент 1988 года по МПК H03F3/45 

Од Од

lu

-f

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - снижение потребляемой мощности. Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад 1, выполненный на транзисторах 2-5, нагрузочных эл-тах 6, токостабилизаторе 7, повторителе напряжения 8, диоде 9 и источнике тока, выполненном на транзисторе 10, промежуточный каскад 1.1, выполненный на составных транзисторах и резисторе 12, выходной двухтактный каскад 13. Путем обеспечения пропорциональности между током смещения повторителя напряжения 8, выполненного на составном транзисторе, и рабочим током промежуточного каскада 11 в операционном усилителе обеспечивается двухтактный режим работы цепи следящей обратной связи. При этом сохраняется быстродействие операционного усилителя, а ток, потребляемый этой цепью и всем операционным усилителем в целом, уменьшается, 2 ил. i (Л с

Фи8.1

11446689

относится к радиотехез и

пике и может использоваться в качест ве неинвертирующего усилителя или повторителя напряжения для усиления и преобразования электрических, в то числе импульсных, сигналов, сигналов.

Цель изобретения - снижение потребляемой мощности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема операционного усилителя; на фиг. 2 - узел это схемы.

Операционный усилитель (ОУ) содер жит входной дифферен1щальный каскад 1, выполненный на первом 2, втором 3 третьем 4,и четвертом 5 транзисторах нагрузочных элемента 6, токостабилиг заторе 7, повторителе 8 напряжения, диоде 9, источнике тока, выполненном на пятом транзисторе 10, промежуточный каскад 11, выполненный на сос- «тавных транзисторах и резисторе 12, и выходной двухтактный каскад 13.

ОУ работает следующим образом.

Очевидно, что большой ток смещения повторителя 8 напряжения необхо- Д11м только при включении ОУ повторителем напряжения и передаче, им положительного импульсного перепада. При работе усилителя в режиме малого сиг Нсша переменный сигнал на входе по- вторителя 8 напряжения практически отсутствует, а поэтому его ток смещения может быть существенно унень- шен. Такую же зависимость от скорости нарастания сигнала на входе ОУ имеет величина рабочего тока промежуточного каскада 11, Следовательно, обеспечив пропорциональность между . током смещения повторителя 8 напряжения и рабочим током промежуточного каскада 11, можно обеспечить двух- тактный режим работы этой цепи следящей обратной связи, при этом сохраняется быстродействие ОУ, а ток, потребляемый этой цепью и всем усилителем в целом, уменьшается. Для реализации такого характера работы цепи следящей обратной связи база-эмиттер ный переход пятого транзистора 10 на фиг. 1 включен параллельно база-эмит- терному переходу выходного транзис- тора промежуточного каскада 11, а на фиг.2 - параллельно прямосмещенному диоду, включенному последовательно с эмиттером этого транзистора.

0

0.

0

5 5

г

К

.

К

1 Пи

Однако при таком включении образуется цепь нежелательной обратной связи (ОС), замыкающейся эквивалентно с выхода промежуточного каскада 11 на объединенные эмиттеры первого 2 и второго 3 транзисторов через повторитель 8 напряжения. Эта ОС оказывает вредное влияние на характеристику ОУ, в том числе способствует уменьшению усиления на постоянном токе и росту нелинейности. Можно показать, что с учетом этой ОС коэффициент усиления ОУ на постоянном токе равен

К ..

1+К,-„Л2Кгпн

где Kyjj - коэффициент усиления ОУ без ОС;

коэффициент усиления тока в структуре промежуточного каскада 11;

коэффициент усиления в структуре повторителя 8 напряжения .

Из этого соотношения следует, что достаточно высокий коэффициент усиления на постоянном токе предлагаемого ОУ может быть обеспечен только при условии ,-, при этом с учетом примерного равенства h применяемых транзисторов повторитель 8 напряжения и промежуточный каскад 11 должны иметь одинаковые стр уктуры, т.е. каждый из них должен содержать одинаковое число транзисторов. В таком случае предлагаемое техническое решение позволяет избежать ухудшения эксплуатационных характеристик ОУ при выигрыше в экономичности.

В отличие от известных ОУ предлагаемый усилитель при подаче питания не может быть выведен на нормальный рабочий режим без пускового элемента, в качестве которого используется резистор 12, Сопротивление это- го резистора 12 выбирается таким образом, чтобы после выхода.ОУ на режим его наличие никак не отражалось бы на характеристиках.ОУ. Типичная величина сопротивления составляет ориентировочно 1 МОм и увеличивается при уменьшении рабочих токов ОУ. Возможны другие варианты включения пусковой цепи.

5

0

0

дг

55 Формула изобретения

Операционный усилитель, содержащий последовательно соединенные входной

ци(1)ференциальный каскад, выполненный на первом и втором транзисторах, эмиттеры которых объединены, подключены к входу повторителя напряжения и через токостабилизатор соединены с первой шиной источника питания, третьем и четвертом транзисторах, базы которых объединены и через диод подключены к выходу повторителя напряжения, а через источник тока, выполненный на пятом транзисторе, - к второй шине источника питания, эмиттеры третьего и четвертого транзисторов подключены к коллекторам соот- ветственно первого и второго тран14Д6689

зисторов, а колчекторы через нагрузочные элементы подключены к второй шине источника питания, промежуточный каскад, выполненный на составном транзисторе, и выходной двухтактный каскад, отличающийся тем, что, с целью снижения потребляемой модности, повторитель напряжения выполней на составном транзисторе,

при этом база-эмиттерный переход пятого транзистора включен параллельно р - п-переходу промежуточного каскада, ток через который пропорционален

выходному току промежуточного каскада.

фиг.1