Дифференциальный усилитель напряжения Советский патент 1993 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к электротехнике, а также к устройствам на полупроводниковых приборах, предназначенных для усиления напряжения.

Целью изобретения является увеличение полосы пропускания (быстродействия).

Задача достигается тем, что в отличие от прототипа введен п-р-п транзистор Тз (см. чертеж), включенный по схеме с общей базой, причем эмиттер этого транзистора соединен с токозадающим резистором R-з и через конденсатор Сг с базой транзистора Та и выводом компенсирующего резистора RS. Коллектор транзистора Рз соединен с резистором Яз и через конденсатор Ci с базой транзистора П.

Такое включение транзистора Тз обеспечивает замыкание между собой емкостных составляющих базовых токов

транзисторов Tj и Та, а поскольку эти емкостные базовые токи всегда находятся в про- тивофазе между собой и примерно равны по величине (в случае согласованности параметров Ti и Т2), то это приводит к их практически полной взаимной компенсации со стороны входа усилителя и, следовательно, к возрастанию его входного сопротивления на высокой частоте.

Это является техническим результатом, который позволяет по сравнению с прототипом в 2-3 раза расширить полосу пропускания усилителя при работе с источником входного напряжения, имеющим внутреннее сопротивление от 1 кОм и выше (наиболее часто встречающееся в: практике значение внутреннего сопротивления источника).

00

о

О

4 4 О

CJ

Схема предлагаемого изобретения представлена на чертеже.

Шина входного напряжения схемы усилителя соединена с обкладкой конденсатора Ci и базой n-p-n-транзистора TL эмиттер которого соединен с эмиттером п-р-п-тран- зистора Т и выводом генератора вытекающего тока.

Коллектор транзистора Ti соединен с выводом резистора RL Коллектор транзистора Т2 соединен с резистором R2 и шиной выходного напряжения схемы. Эмиттер транзисторна Тз соединен с обкладкой конденсатора С2 и выводом резистора , второй вывод которого соединен с другим выводом генератора вытекающего тока и шиной источника постоянного отрицательного напряжения-Е.

Второй вывод конденсатора С2 соединен с базой транзистора Jz и выводом резистора RS, другой вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала и базой транзистора Тз, коллектор которого соединен со второй обкладкой конденсатора Ci и выводом резистора Ra, второй вывод которого соединен со вторыми выводами резисторов RI и R2 и шиной источника постоянного положительного напряжения+Е.

Основу схемы усилителя напряжения составляет дифференциальный каскад на транзисторах Ti и J2, работающий на нагрузочные резисторы RI и R2. Питание транзисторов осуществляется генератором вытекающего тока. Как известно, при действии на входе такого усилителя высокочастотного напряжения в базах транзисторов Ti и Т2 возникают емкостные токи, происхождение которых связано с барьерными емкостями коллектор-база этих транзисторов и конечным временем распространения неосновных носителей заряда в их базах. С ростом частоты входного напряжения растет и амплитуда этих емкостных базовых токов, которые (если не принять специальных мер) создают падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника входного напряжения, что резко уменьшает полосу пропускания усилителя. При этом в случае одинаковое™ параметров транзисторов Ti и Т2, а также равенстве номиналов нагрузочных резисторов RI и R2 эти емкостные базовые токи имеют всегда примерно равную величину и противоположные знаки.

Недостаток схемы прототипа, связанный с ограничением полосы пропускания, устраняется путем введения в схему транзистора Тз, включенного по схеме с общей базой. Этот транзистор используется для замыкания через конденсаторы С2 и Ci емкостного базового тока транзистора Т2. на

базу транзистора TI( вход схемы усилителя), где i происходит взаимная компенсация (вычитание) емкостных базовых токов транзисторов Ti и Т2, что резко увеличивает входное сопротивление схемы на высоких частотах.

Таким образом, благодаря транзистору Тз падение напряжения от емкостных составляющих базовых токов транзисторов Ti и Т2 на внутреннем сопротивлении источника входного напряжения практически отсутствует, что и является причиной резкого расширения (в 2-3 раза) полосы пропускания схемы предлагаемого усилителя по сравнению с прототипом.

Резистор R4 является токозадающим

для транзистора Тз. Резисторы RS и RS используются для получения достаточной по величине доли, замыкаемого на базу транзистора Ti. емкостного тока базы транзистора.

Формулаи зо бретения Дифференциальный усилитель напряжения, содержащий первый п - р - п-транзи- стор, база которого является входом

усилителя, а коллектор через первый резистор соединен с положительной шиной питания, и второй п - р - п-транзистор, коллектор которого через второй резистор соединен с положительной шиной питания,

при этом эмиттеры транзисторов соедине- . ны и через генератор вытекающего токз подключены к отрицательной шине питания, а точка соединения коллектора второго п - р - n-транзистора и второго резистора

является выходом усилителя, о т л и ч a torn, и и.с я тем, что, с целью расширения полосы пропускания, введены третий п - р

- n-транзистор, третий, четвертый и пятый

резисторы и первый и второй конденсаторы, при этом база третьего п - р - п-транзистора соединена с общей шиной, коллектор через третий резистор соединен с положительной шиной питания и через первый конденсатор - с базой первого п - р n-транзистора, а эмиттер через четвертый резистор соединен с отрицательной шиной питания и через последовательно соединенные второй конденсатор и пятый резистор - с общей шиной, причем точка соединения

5 второго конденсатора и пятого резистора подключена к базе второго п - р - п-транзи- стора.

Использование: в радиоэлектронике в качестве дифференциального усилителя напряжения. Сущность изобретения: в диффе- ренциальном усилителе напряжения, содержащем.первый и второй п - р - п-тран- зисторы, эмиттеры которых соединены и через генератор вытекающего тока подключены к отрицательной шине питания, а коллектор первого транзистора через первый резистор соединен с положительной шиной питания, введен третий и - р - п-транзистор, включенный по схеме с общей базой, эмиттер которого через токозадающий четвертый резистор соединен с отрицательной шиной питания и через посяедовательно соединенные второй конденсатор и пятый компенсирующий резистор - с общей шиной, причем точка соединения пятого резистора и второго конденсатора подключена к базе второго транзистора, а коллектор третьего транзистора через третий токозадающий резистор соединен с положительной шиной питания и через первый конденсатор - с базой первого транзистора. 1 ил. СО С