Входное устройство схемы сравнения токов Советский патент 1989 года по МПК H03K5/24 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях и в цифровых измерительных прибо- pax.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния большого тока на входе устройства.

На чертеже представлена принципи- альная схема входного устройства схемы сравнения токов.

Устройство содержит входную шину 1, к которой подключены первые выводы первого резистора 2 и двух встреч- но включенных диодов 3 и 4, а также эмиттер первого входного транзистора 5, эмиттер второго входного транзистора 6, база которого соединена с базой и коллектором первого транзисто- ра 7 и с базой второго транзистора 8 эмиттер которого соединен с коллектором третьего транзистора 9, а коллектор - с первыми выводами второго 10 и третьего 11 резисторов, шиной нулевого потенциала 12, эмиттерами первого 7 и четвертого 13 транзисторов и с коллектором пятого транзистора 14, Эмиттер которого соединен с коллектором шестого транзистора 15, а база - с коллектором и базой четвертого транзистора 13 и базой первого входного транзистора 5, коллектор которого соедииен с базой двенадцатого транзистора 16, коллектор которого соединен с коллектором и базой восьмого транзистора 17 и базами п первых выходных транзисторов 18, коллекторы которых соединены с шиной 19 положительного питания, зми терами седьмого 16 и шестого 15 транзисторов, эмиттером девятого транзистора 20, коллектор и база которого соединены между собой, базой шестого транзистора 15 и первым вьгео- дом четвертого резистора 21, второй вывод которого соединен с коллекторо и базой десятого транзистора 22 и базой третьего транзистора 9, эмитте которого соединен с шиной 23 отрица- тельного питания, эмиттером десятого транзистора 22, коллекторами п вторы выходных транзисторов 24 и эмиттером одиннадцатого транзистора 25, база которого соединена с коллектором вто рого входного транзистора 6, а коллектор - с коллектором и базой двенадцатого транзистора 26 и базами п вторых выходных транзисторов 24,

эмиттеры которых соединены с вторым выводом третьего резистора 11, вы - ходной шиной 27, эмиттерами п первых выходных транзисторов 18 и вторыми выводами первого резистора 2 и двух встречно включенных диодов 3 и 4, эмиттеры восьмого 17 и двенадцатого 26 транзисторов соединены между собой и с вторым выводом второго резистора 10, а база третьего транзистора 9 - с базой тринадцатого транзистора 28, коллектор которого соединен с эмиттером четырнадцатого транзистора 29, база которого соединена с базой пятнадцатого транзистора 30, с коллектором и базой шестнадцатого транзистора 31, эмиттер которого соединен с шиной 19 положительного питания, эмиттерами семнадцатого 32 и восемнадцатого 33, коллектором четырнадцатого 29 и эмиттером пятнадцатог 30 транзисторов, коллектор транзистора 30 соединен с коллектором первого входного транзистора 5, коллектор семнадцатого транзистора 32 соединен с коллектором шестого транзистора 15, а база - с базой шестого 15 и восемнадцатого 33 транзисторов; коллектор транзистора 33 соединен с эмиттером девятнадцатого транзистора 34, база которого соединена с базой двадцатого транзистора 35, коллектором и базой двадцать первого транзистора 36, эмиттер котйрого соединен с шиной 23 отрицательного питания, эмиттерами тринадцатого 28 и двадцать второго 37 транзисторов, с коллектором девятнадцатого транзистора 34 и с эмиттером двадцатого транзистора 35, коллектор которого соеди нен с коллекторов второго входного транзистора 6. Коллектор транзнсто- ра 37 соединен с коллекторам транзистора 9, база транзистора 37 - с базо транзистора 9,

Устройство работает следующим образом .

При подаче питания через резистор 2 смещения и транзисторы 20 и 22 в диодном включении протекает ток смещения (Ic,), определяемый выражением

г

1г

Jim.

и.-

J.

ti

где 13

Си

t

ПИГ

напряженная питания положительного и отрицательного источников питания

1529434

напряжение база - эмиттер транзисторов 20 и 22

сопротивление резистора 21.5

ток протекает через тран32, 33, 9, 37 и 28. Через 8 и 14 протекает ток тран32, 9 и 37, т.е. 2-(1см ). тока первого входного ю 5 на транзисторе 13 проый ток транзистора 14

з ни ро

2-(1см)

см( Pp.,.,;

,-р-П

Определим токи покоя через транзисторы 16 и 25, равные произведению базовых токов этих транзисторов на их коэффициент f , т.е.

I,

См

If

,.„

Л-г-п

См

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях и в цифровых измерительных приборах. Целью изобретения является повышение точности сравнения токов. Входное устройство схемы сравнения токов, содержащее четыре резистора 2, 10, 21, 11, два входных транзистора 5, 6, двадцать два транзистора 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 22, 25, 26, 29-37, два выходных транзистора 18, 24, позволяет обеспечить повышение точности в результате уменьшения влияния большого входного тока, вызванного разбросом коэффициентов усиления по току транзисторов различной проводимостью, путем перераспределения токов транзисторов. 1 ил.

Чз

где I,

/ Г-п-р

.j - ток через транзистор f - коэффициент р-п- рзистора.

Аналогично, через транзистор протекает ток 1

I JdbfiL

n-f-n

Через транзисторы 5 и 6 течет редненный ток транзисторов 13 и т.е.

2-(1см) 1-(1.

I,

,)

,6

Р-П-р

fn-f-,

Через транзистор 30 протекает ток, практически равный току транзистора 21, который, в свою очередь, равен базовому току транзистора 29, т.е.

т - сгл Ьо -ра.,..

Аналогично

т IcM

Ji-

Базовый ток усилительного каскада на транзисторе 16 равен алгебраической сумме токов 30 транзистора и транзистора 5, т.е.

.

РП-Р-Г

)

р-П-1

гда знак минус указывает, что ток вытекает из базы транзистора.

Аналогично, базовый ток транзистора 25 равен алгебраической сумме токов транзисторов 6 и 36, т.е.

Irfl

s

Ч,в - 135

J5 Несмотря на разные значения коэффициентов транзисторов прямой и обратной проводимости ток через транзисторы 16 и 25 равен ICH- Таким образом, в предлагаемом устройстве ток

20 сдвига не зависит; от коэффициентову транзисторов различной проводимости. Данный ток, протекая через датчики выходного каскада на транзисторах 17 и 26, задает через п транзисторов

25 18 и 24 ток, равный n-I. Следовательно, при входном токе д 1,,рав- ном нулю, на выходе устройства течет ток, практически равный нулю.

30 Учитывая, что для типичной интегральной пары транзисторов геометрия площадей эмиттеров может не совпадать до 5%, на выходе устройства присутствует ток разбаланса, обус,, ловленный неидеальностью токовых зеркал.

Работа предлагаемого устройства при воздействии входного сигнала

(А Igj, 0) полностью аналогична 4Q описанной в прототипе. Коэффициент усиления по току с разомкнутой петлей обратной связи предлагаемого устройства как и в прототипе

К

iy

Rfo RH

if, -Гче

гдeoLJ.,oi, коэффициент yci-шения по току транзисторов 5 и 6 соответственно;

50 S f f коэффициент усиления по току транзисторов 16 и

25 соответственно; /о «f сопротивления резисторов 10 и 11 соответст- cjвенно.

Сравним токи сдвига (Теде) прототипа и заявляемого устройства. В общем случае ток сдвига равен сумме

двух составляющих, обусловленных неравенством коэффициентов J транзисторов различной проводимости усили - тельного каскада (Хсдз ) и погрешностью отражения токовых зеркал каскада смещения на транзисторах 15, 33, 32, 20 и 9, 28, 37, 22, выходного каскада на транзисторах 17, 18 и 26, 2А, приведенной к входу схемы (ICAB), т.е.

CAB ° сдл -САг

еде

,lf,37,2Z ,iZ,iO ,11 Д iti

1с„(0,05 + 0,05 + 0,05 -f 0,05)

Вычислим численные значения тока сдвига прототипа (1ср,б,пр) Р следующих численных значениях параметров:

- tM

1 мЛ; fp-n-P 50; Рл-р-п 00

К.к 3.

(

1 мА

сле. 3-50 НТ/Т 0,2 -1 мА

-сдВ.ПР

0,003 мА; 0,0013 мА;

3-50 САВ п О ООЗ мА + 0,0013 мА

0,0043 мА.

В предлагаемом устройстве ток сдв га (Хсдвм ° разброса коэффициентов f транзисторов различной проводимости не зависит, т.е. I сдв.за погрешность отражения токовых зеркал такая же, как и в npOTOTime. Тогда

получим :

IItl

IcAfi.Jy 1сдв,3а -CAS.nP

0,0013 мА /

Определим коэффициент улучшения точности () предлагаемого устройства по отношению к прототипу:

-СЛ& ПР

0,0043 мА

IcA8.1v

Формула

3,3 раза

0,0013 мА изобретения

Входное устройство схемы сравнения токов, содержащее два встречно включенных диода, четыре резистора, шестнадцать транзисторов, шину нулевого потенциала, шину положительного питания, шину отрицательного питаПричем погрешностью отражения токовых зеркал на транзисторах 5, 13; 6,7; 30,31; 36,35 можно пренебречь из-за ее кяк минимум в десять раз меньшей по сравнению с другими составляющими величины:

1см 1

Квк Л,ин W

10

где коэффициент усиления выходР rV

ного каскада

г-

-0,2

5

0

5

40

45

50

55

НИИ, выходную шину, входную шину, к которой подключены первые выводы первого резистора и двух встречно включенных диодов, а также эмиттер первого входного транзистора и эмиттер второго входного транзистора , база которого соединена с базой и коллектором первого транзистора и с базой второго транзистора, эмиттер которого соединен с коллектором третьего транзистора, а коллектор - с первыми выводами второго и третьего резисторов, с шиной нулевого потенциала, с эмиттерами первого и четвертого транзисторов и с коллектором пятого транзистора, эмиттер которого соединен с коллектором шестого транзистора, а база - с коллектором и базой четвертого транзистора и базой первого входного транзистора,, коллектор которого соединен с базой седьмого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором и базой восьмого транзистора и с базами п первых выходных транзисторов, коллекторы которых соединены с шиной положительного питания, с эмиттерами седьмого и шестого транзисторов, с эмиттером девятого транзистора, коллектор и база которого соединены между собой, с базой шестого транзистора и первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с коллектором и базой десятого транзистора и с базой третьего транзистора, эмиттер которого соединен с шиной отрицательного питания, эмиттером десятого

транзистора, коллекторами п вторых выходных транзисторов и эмиттером одиннадцатого транзистора, база которого соединена с коллектором второго входного транзистора, а коллектор - с коллектором и базой двенадцатого транзистора и базами п вторых выходных транзисторов, эмиттеры которых соединены с вторым выводом третьего резистора, с выходной шиной, с эмиттерами п первых выходных транзисторов и вторыми выводами первого резистора и двух встречно включенных диодов, эмиттеры восьмого и двенадцатого транзисторов соединены между собой и со вторым выводом второго резистора, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности сравнения, токов, в него введены тринадцатый - двадцать второй транзисторы, коллектор последнего соединен с коллектором третьего транзистора, а база - с базой третьего транзистора и базой тринадцатого транзистора, коллектор которого соединен с эмиттером четырнадцатого транзистора, база которого соСоставитель Н. Маркин Редактор Л. Пчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор О.Кравцова

Заказ 7759/55

Тираж 884

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

единена с базой пятнадцатого транзистора, с коллектором и базой шестнад- цатого транзистора, эмиттер которого соединен с шиной положительного питания, эмиттерами семнадцатого и восемнадцатого транзисторов, коллектором четырнадцатого транзистора и эмиттером пятнадцатого транзистора,

коллектор которого соединен с коллектором первого входного транзистора, коллектор семнадцатого транзистора соединен с коллектором шестого транзистора, а база - с базой шестого

транзистора и восемнадцатого транзистора, коллектор которого соединен с эмиттером девятнадцатого транзистора, база которого соединена с базой двадцатого транзистора, с коллектором и

базой двадцать первого транзистора, эмиттер которого соединен с шиной отрицательного питания, с эмиттерами тринадцатого и двадцать второго транзисторов, с коллектором девят-

надцатого транзистора и эмиттером двадцатого транзистора,коллектор которого соединен с коллектором второго входного транзистора.

Подписное