Дифференциальный каскад Советский патент 1991 года по МПК H03F3/45 

йзобретение относится к усилительной технике и может быть использовано в быстродействующих операционных усилителях.

Цель изобретения - повышение точности работы по постоянному току при сохранении динамических характеристик.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема дифференциального каскада.

Дифференциальный каскад содержит первый, второй, третий и четвертый транзисторы 1,2,3,4, первую и вторую корректирующие цепи 5, 6, выполненные на резисторе 7 и дросселе 8, первый, второй, третий и четвертый нагрузочные элементы 9, 10, 11, 12, первый и второй конденсаторы 13, 14, а также четыре генератора тока 15.

Дифференциальный каскад работает следующим образом.

В отсутствие входных парафаэного и синфазного- сигналов входы дифференциального каскада подключены к общей шине, первый, второй, третий, ичетвертый транзисторы 1,2,3,4 находятся в активной области работы, причем их равные режимные токи 10 задаются соответствующими генератоNPNP

рами тока 15. При этом входной ток равен разности втекающих и вытекающих базовых токов первого и третьего I, 3, второго к четвертого 2, 4 тран зисторов и определяется выражением

т .JiL Ж m

Ц р р (}) где &р/|3 и /J - соответственно относительный разброс и среднее значение коэффициентов усиления тока баэы первого и третьего 1,3, второго и четвертого 2, 4 транзисторов. Указанный входной ток при условии использования однотипных транзисторов по крайней мере в 10-20 раз меньше входного тока известного устройства, определяемого разностью токов соответствующих генераторов тока, вте- каюких и вытекающих в каждый из дифференциальных .входов известного устройстве. Соответственно предлагаемое устройство имеет и меньшую разность входных токов.

Напряжение смещения нуля и его температурный дрейф предлагаемого дифференциального каскада определяются в наихудшем случае, как

исм s 2ЛиБэ UCW/AT 24и5э/Л

(2)

где AUg9- разность прямых падений напряжений на переходах база-эмиттер, согласованных по вольт-амперным характеристикам первого и второго 1 , 2, третьего и четвертого 3, 4 транзисторов. Указанные параметры, по край- ней мере, вдвое меньше соответствующих параметров известного устрой- ства, определяемых согласованностью по вольт-амперным характеристикам четырех пар транзисторов.

При воздействии между входами предлагаемого дифференциального кас- када постоянных или медленно изменяющихся парафаэных сигналов максимальное приращение выходных токов не превышает величины режимного тока .10, вследствие чего максимальное при- ращение входного тока не превышает величины 1в/# , что существенно меньше соответствующего приращения входного тока в известном устройстве, определяемого величиной 10.

При воздействии на один из«входов предложенного устройства высокочастотного сигнала напряжения U((P) при условии заземления другого входа

0

S

0

5

0

5

АЛ

Д5 ,Q .

происходит следующее. Входной сигнал повторяется на эмиттерах первого и третьего J, 3 транзисторов, затунти- рованных по переменному току первым конденсатором 13 и поступает на включенные параллельно по переменному току первую и вторую корректирующие цепи 5, 6, каждая из которых имеет комплексное сопротивление

ZK (P) (2R) ||(P(2L))j (3)

где 2R и 2L - сопротивление резистора 7 и индуктивности дросселя 8. На параллельном сопротивлении первой и второй корректирующих цепей 5, 6, равном Z,((P)/2, и суммарном выходном сопротивлении Р вь„ со стороны эмиттеров первого и третьего 1,3, второго и четвертого 2, 4 транзисторов сигнал Uf(P) преобразуется в токовый сигнал

i,(P) - Ur(P) (

гДе лвы« Гвых1 I гвыч Гвы г11гвых4 причем г gbl, ж (J(r /10 выходные сопротивления со стороны эмиттера соответствующего транзистора. На высоких частотах 0) R/L сопротивление Zk(P) имеет чисто активный характер и выражение (4) преобразуется к виду

i,(P) Ur(P)/(R + FeMX). (57

Из-за выполнения равенства rewxl reb,ti на первом и третьем нагрузочных элементах 9, И появляются токовые сигналы i,(P)/2. Аналогично, из-за гвых« на втором и четвертом нагрузочных элементах 10, 12 появляются токовые сигналы i,(P)/2. Таким образом, малосигнальные динамические характеристики предлагаемого устройства на высоких частотах аналогичны соответствующим характеристикам известного устройства. Дроссели 8 каждой корректирующей цепи 5, 6 улучшают основные точностные показатели предложенного устройства, увеличивая на постоянном токе и низкой частоте крутизну преобразования каскада. Это уменьшает напряжение смещения нуля, его температурный дрейф и низкочастотные шумы, обусловленные резисторами 7 каждой корректирующей цепи 5,6..

В режиме большого сигнала, благодаря введенным первому и второму конденсаторам 13, 14 через парный, четвертый 1, 4 или второй, третий 2, 3

Изобретение относится к усилительной технике и может использоваться в быстродействующих операционных усилителях. Цель изобретения .- повышение точности работы по постоянному току при сохранении динамических характеристик. Дифференциальный каскад содержит транзисторы I-, корректирующие цепи 5 и 6, каждая из которых состоит из резистора 7 и.дросселя 8, нагрузочные эл-ты 9-12, конденсаторы 13 и 14 и четыре г-ра 15 тока.. В режиме большого сигнала, за счет введенных конденсаторов 13 и 14 через транзисторы 1 и 4 или 2 и 3, в зависимости от полярности прикладываемого между входами устр-ва парафазного перепада напряжения или импульсного сигналй, в первые моменты времени протекают большие импульсные токи. Их амплитуда может достигать величины предельно допустимых токов используемых транзисторов 1-4. Это определяет аналогичные значения максимального входного напряжения и скорости нарастания выходного напряжения у данного устр-ва и устр- ва - прототипа, т.е. динамические характеристики сохранены. Точностные характеристики улучшены за счет того, что дроссели 8 увеличивают на постоянном токе и низкой частоте крутизну преобразования каскада. Это уменьшает 1 напряжение смешения нуля, его температурный дрейф и низкочастотные шумы, обусловленные резисторами 7. 1 з .п.- ф-лы,1 ил. S IB