Транзисторный дифференциальный усилитель с динамической поляризацией Советский патент 1979 года по МПК H03F3/45 

кад 1 с источником 2 тока, установленном в общей эмигтерной цепи, в цепях коллекторов транзисторов 3 и 4 обоих плеч которого включены параллельно соединенные по входам 5 и 6 соответству ющие коммутируемые дифференциальные каскады 7 и 8 с перекрестными связями по выходам 9 и 1О, а также дополнительный дифферегшиалькый каскад 11, нагрузка каждого плеча 12 и 13 допол- нительного каскада 11 выполнена в виде последовательно соединенных диодов 14 и 15 и резисторов 16 и 17, причем между одноименными электродами диодо 14 и 15 и соответствующей шиной 18 питания (+) включен стабилитрон 19, точки соединения диодов 14 и 15 и резисторов 16 и 17 подключены к входам 20 н 21 основного дифференциального каскада 1, а точки соединения коллекто ров транзисторов 22 и 23 плеч дополнительного ди({х})еренциального каскада 11 и резисторов 16 и 17 подключены к входам 5 и 6 коммутируемых дифференциальных каскадов 7 и 8, кроме того, усилитель содержит входы 24 и 25 дополнительного дифференциального каска да 11, транзисторы 26-29, нагрузочные резисторы ЗО и 31, шину 32 пиган«я (-), шину 33 Земля. YcTpojicTBO работает следующим образом . Входной дифференциальный сигнал Ug« поступая на входы 24 и 25 дополнител ного дифференциального каскада 11 выз ваег распределение его общего эмиттер ного тока 3 между коллекторами в соот ветствии с выражениями: т . 1 t ехр -l-t-exp mfT где 1 - ГОК, проходящий через левое плечо 12 дополнительного дифференциал bHoix) каскада 11; 1.. ток, проходящий через правое плечо 13 доп)лиител 1ного дифференциального каскада 11; -температурный потенциал оС - коэффициент передачи тока тра зисторами 22 и 23 дифференциальной пары допопнигэльного дифференциального каскада 11; )( - постоянная Еюльтцмана; О - заряд электрона; т- коэффициент, учитывающий влияние всех слагаемых тока соответствующего перехода (токи генерации, рекомбинации и канальный). Коллекторные токи J и , проходя через диоды 14 и 15 и резисторы 16 и 17, формируют выходные дифференциальные напряжения, которые определяются следующими выражениями: ВЫХ 2O-2 ВХ при условии идентичности транзисторов 22 и 23 дополнительного дифференциального каскада 11, идентичности диодов 14 и 15, а также при условии, что (Jg не превышает 120 мВ для кремниевых транзисторов 22 и 23, так как именно такая величина входного напряжения необходима для практически полного (90%) переключения тока между коллекторами дополнительного дифференциального каскада 11, т.е. ) U ВЫХ 5-6 (-р,-) aeU 2о-2 выходной дифференциальгный сигнал с транзисторов 22 и 23 в диодном включении диодов 14 и 15; Ugb(x5-6 выходной сигнал с резисторов 16 и 17. При Ug (4-5)fт-формула (4) принимает вид: вьи5-б- э«к « вх где , - сопротивление коллекторной цеfiH дифференциального каскада. Из сравнения выражений (3) и (5) нетрудно видеть, что дифференциальное напряжение на входе 2О-21 основного дифференциального каскада 1 равно входному дифференциальному напряжению и во много раз меньше дифференциального напряжения на входах 5 и 6 динамической поляризации. При этом, чем больше сопротивление резисторов 16 и 17 и токи эмиттеров, тем в большее число раз UBb,x5-6 превосходит ° рое определяется коэффициентом усиления К дополнительного дифференциального каскада 11. При воздействии входного сигнала Ug напряжение на входах 2О и 21 основного дифференциального каскада 1 будет изменяться в активной области входной вольт-амперной характеристики каска да, т.е. основной дифференциальный наскап 1 будет работать в усилительном режиме. В то же время напряжение Unw V с ,1 на входак 5 и б динамической входак Out л поляризации коммутируемых дифференциальных каскадов 7 и 8.бупет изменяться в диапазоне, определяемом величиной K.Unvi которое заставит работать коммутируемые дифференциальные каскады 7 н 8 Б режиме переключения. Порог чувствительности (входное напряжение U ц , при котором происходит полное переключение транзисторов 26 и 29 коммутируемых дифференциальных каскадов 7 и 8) составиг величину порядка (1-2) мВ. Дальнейшего уменьшения дополнительного порога чувствительности можно добиться введением еще одного дифференциального каскада 11. При этом в момент превышения входным сигналом и3 некоторого положительного или отрицательного уровня будег происходить переключение гранзисгоров 26-29 коммутирующих дифференциальных каскадов 7 и 8 таким образом, что полярность выходных сигналов с выходов 9 и 10, снимаемых соогветсгвенно с резисторов ЗО и 31, не будет Вависеть от полярности входного сигнала Величина же выходных сигналов будет определяться величиной входного дифференциального напряжения, сопротивлением резисторов ЗО и 31, а также током, генерируемым источником 2. 64 ™ 3 и а о б Формул р е т е и н я Транзисторный дифференциальный усилитель с динамической поляризацией, содержащий основной дифференциальный каскад с источником тока в обшей эмиттерной цепи, в цепях коллекторов транзисторов обоих плеч которого включены параллельно соединенные по входу соответствующие коммутируемые дифференциальные каскады с перекрестными связями по выходу, а также дополнительный дифференциальный каскад, отличающийся гем, что, с целью упрощения .усилителя, нагрузка каждого плеча дополнительного дифференциального каскада выполнена в виде последовательно соединенных диода и резистора, причем между одноименными электродами диодов и соответствующей шиной питания включен стабилитрон, точка соединения диодов и резисторов подключена к входам основного дифференциального каскада, а точка соединения коллекторов транзисторов плеч дополнительного дифференциального каскада и резисторов подключена к входам коммутируемых дифференциальных каскадов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3452289, кл. ЗЗОь-23, 24.О6.69. А

J3