Усилитель постоянного тока Советский патент 1977 года по МПК H03F3/34 

Изобретение относится к информационноизмерительной TSXHViKe, в частности к усилителям постоянного тока (УПТ) на дифференциальных каскадах, может быть ис- пользовано в устройствах масштабного пре- образования высокочастотных токов и напря жений, а также для построения быстродейст вующих усилителей мощности. Известны усилители аостоян1юго тока на параллельнобалансных. транзисторных као- кадах, в которых соседние каскады построены на транзисторах противоположных гидов проводимости. Наиболее близок к предлагаемому усилитель постоянного тока, содержащий транзисторные балансные каскады с источниками тока э эмиттерных цепях и гальвани-ческими связями между каскадами. Известные усилители постоянного тока имеют Недостаточно высокую линейность в широкой полосе частот, что обусловлено влиянием барьерных емкостей эмиттерных и коллекторных переходов транзисторов, а также паразитных емкостей монтажных сое динений при широком размахе управляющих напряжений, чтс особенно характерно для оконечных каскадов УПТ. Цель изобретения - повышение линейности в широкой полосе частот. Для достижения этой цели усилитель постоянного тока, содержащий транзисторные балансные каскады с источниками тока в Эмиттерных цепях и гальваническими связями между каскадами, снабжен двумя дополнительными транзисторами, включенными в коллекторные цепи предпоследнего каскада, причем их эмиттеры соединены между собой и с положительной шиной питания, коллекторы coeдvffleйы с соответствующими коллекторами- предпоследнего каслада непосредственно, а базы-через регулируемые резисторы. На чертеже представлена принципиальная схема усилителя постоянного тока. Схема состоит из входного балансного каскада 1, предпоследнего каскада 2 на транзисторах 3,4 с источником тока 5, дополнительных транзисторов 6,7 с регулируемыми резисторами 8 и 9, выходного каскада 10 на тршшисторах 11 , 12 с ис точником тока 13, Входной cvirnan усиливается по напряже нию каскадом 1 и поступает на Д11|()ференциапьный вход каскада 2. В соответствии с величиной дифференциального сигнала, по тупающего на вход каскада 2, общий эмиттерный .ток, вырабатываемой источником 5 перераспределяется между коллекторами транзисторов 3 и 4 . Коплектосный ток, проходя через транзисторы о и 7, формирует выходное дифференциальное напряжени каскада 2. Поскольку транзисторы 6 и 7 при закороченных .или малых ,по номиналу регулируемых резисторах 8 it 9 оказываются включенными по схеме диода и через каждую пару транзисторов соответстве но 4 и 6, 3 и 7 проходят примерно одинак вые токи, то при идентичных транзисторах 3,4,6,7 выходное дифференциальное налряжение с каскада 2 не зависит от величины тока источника 5 и равно входному дифференциальному напряжению этого же каскада, если входное дифференциальное на ряжение не превышает величины прямого падения напряжения на переходе эмиттер база транзистора 3 или 4 при токе через переход, равном току источника 5, Если же входное дифференциальное напр жение превышает величину прямого падени напряжения на переходе эмиттер-база тра зистора 3 или 4, выходное дифференциальное напряжение не превышает величины прямо падения напряжения на переходах эмиттер база транзисторов 6 и 7, Регулируемые резисторы 8 и 9 установлены для корректировки выходного дифференциального напряжения в случае неидентичности характеристик транзисторов 6,7 и незначительно измедшют величину выходного дифференци- ального сигнала каскада 2. Следовательно выходное дифференциальное напряжение t каскада 2 практически равно входному диф ференциальному напряжению в рабочем диапазоне входных сигналов и в худшем слу- чае, например для кремниевых транзисторов, не первышает 0,7-0,8 В. Переключение общего эмиттерного тока П , гене рируемого источником 5, между коллекторами транзисторов 3,4 на величину ,45 и f вызывает изменения выходного дифференциального напряжения каскада 2 примерно на +60 MB. В то же время для переключения общего эмиттерного тока 3 , генерируемого источником 13 выходного каскада 1О, на + 0,45 необходимо изменить вьЕходное дифференциальное напряжение прим.ерно на +60 мв. Гаким оораоом , изменение напряжения на транзисторах в диодном включении 6 и 7 согласуется с . изменением напряжений и токов через три11зисторы каскада 10 и мало Зависит от величины тока источника 5, если вылолняется условие 3 Ь 3-., где р - коэ(|х|лшиел1- передачи тока трал-; зисторов 11 и 12 выходного KacKtuja. Сог ласование: уровнен выходных напряжений каскада 2 с вел и 4ii.ua ми переключаемых токов и соогвогствук щих им напряжений на переходах эмиттер-база транзисторов 11,12 выходного каскада 1О, а такясе тот факт, что управляюише напряжение не превышает прямого падения напрялсения на транзисторах в диодном включeнv и 6 и 7, приводит к уменьшению влияния барьерных емкостей эмиттерных переходов транзисторов 11,12 каскада 10 и к уменьшению нелинейных искажений передаточной характеристики УПТ в широкой полосе преобразуемых частот. Влияние берьерных емкостей эмиттерных переходов транзисторов и паразитных емкостей монтажных соединений тем 6onbuje, чем больше размах управяющих напряжений (особенно смешающих переход в обратном направлении), что характерно для последних каскадов многокаскадных УПТ, Поэтому наибольший э4х1)ект улучше1 ия линейности УПТ в широкой полосе частот от уменьшения барьерных емкостей эмиттерных переходов достш ается при установке транзисторов в диодном включении в предпоследнем каскаде. Повышению линейности УПТ в широкой полосе частот способствует также расширение частотной характеристики каскада 2, что обусловлено независимостью выходного диф(1)еренциального напряжения каскада от величины тока источника 5, При этом, если тра 1зисторам 3 и 4 присуще одинаковое затухание частотных характеристик, зависимость выходного дифференциального напряжения от частоты преобразуемых сигналов резко уменьшается (полоса преобразуемых частот каскада возрастает в 10-20 раз ). Таким образом, включение дополнительных транзисто|Юв в диодном режиме в предпоследнем каскаде УПТ улучшает линейность в широкой полосе частот. Ф о р м у л а изобретения Усилитель постоянного тока, содержаший тралаисторлые балансные каскады с источниками токав эмиттерлых пелях и гальваническими связями между каскадами, о т л нч а ю ш и и с я том, что, с целью повы- шония лишниюстн в цтрокой полосе-частот, он C ia6;i ejt двумя дополнительными

транзисторами, вкиючс-ииыми в коппектор- иые цепи предпоелоднего каскада, причс-м их эмиттеры соединены между собой и с погюжнтелыюй шиной пнташш, копле-кторы

соединены с соит1«- тегвующими коллекторами упоминугог о предпоследнего каскада неиосредстьс.иио, а 6а:зы - через ре1улируемые резисторы.

lt5

А -(fi,2} СП 7П г /г