Устройство защиты Советский патент 1980 года по МПК H03F3/26 

I

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для защиты от перегрузок по току и короткого замыкания операционных усилителен.

Известно устройство защиты от перегрузок по току и короткого замыкания выходного двухтактного каскада операционного усилителя выполненного на транзисторах противоположного типа проводимости, базы которых соединены между собой через режимные диоды и через соответствующие генераторы тока с соответствующими шинами источника питания, содержащее первый и второй защитные транзисторы противоположного типа проводимости, и первый и второй защитные резисторы 1 .

Однако в этом устройстве защиты от перегрузок по току и короткого замыкания выходного каскада операционного усилителя частотные характеристики усилителя ухудшаются вследствие введения в цепь эмиттеров выходного каскада защитных транзисторов, это приводит также к уменьшению динамического диапазона.

Цель изобретения - увеличение динамическогр диапазона и уменьшение частотных искажений.

Для этого в устройстве защить от перегрузок по току и короткого замыкания выходного двухтактного каскада операционного усюштеля, выполненного на транзисторах противоположного типа проводимости, базы которых соединены между собой через режимные диоды и через соответствующие генераторы тока с соответствующими шинами источника питания, содержащее первый и второй защитные транзисторы противоположного типа проводимости, и первьп и второй защитные резисторы, эмиттеры транзисторов ВЬЕХОДНОГО двухтактного каскада соединены между собой непосредственно, а коллектор транзистора одного плеча двухтактного каскада соединен с базой первого защитного транзистора противоположного типа проводимости, и через первь Й зашитный резистор с соответствующей щиной источника питания, а его эмиттер соединен с управляющим входом соответствующего генератора тока, при этом ьсоллектор транзистора другого плеча двухтактиого каскада соединен с базой второго защитного транзистора и через второй защитный резистор с соответствующей щиной источника питания, при этом коллектор второго зашитното транзистора соединен с ипвертируюидим входом упомянутого генератора тока.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства защиты от перегрузок по току и короткого замыкания.

Устройство защиты содержит транзисторы 1, 2, рех имные диоды 3, 4, защитные резисторы 5, 6, защитные транзисторы 7, 8, генератор 9 тока, выполненный на транзисторах 10, 11 и резисторе 12, и генератор 13 тока.

Устройство защиты от перегрузок по току и короткого замыкания выходного двухтактного каскада операционного усилителя работает следующим образом.

Устройство защиты приводится в действие падением напряжения на защитных резисторах 5 и 6, возникающим при протекании выходного тока. Если выходной ток не превышает номинального для данного операционного усилителя значения, то защитЕсые транзисторы 7 и 8 находятся в закрьЕтом состоянии. Если выходной ток (вытекающий) превысит номинальное значение, то падением напряжения, возникающи на резисторе 5, откроется первый заидитный транзистор 7, при зтом выходной ток генератора 9 тока уменьшится за счет отвода его час ти в коллектор защитного транзистора 7. Выбором соответствующего значения первого защитного резистора 5 можно.регулировать величину номинального тока.

Коллекторное напряжение выходного транзистора 1 определяется напряжением на змиттерах транзисторов 10 и 11 генератора 9 тока, а не выходным током операционного усилителя. В случае короткого замыкания на выходе операционного ус.илителя транзистор 10 генератора 9 тока закрывается входным каскадом операционного усилителя за счет действия на входе операционного усилителя входного сигнала, а транзистор 11 совместно с первым защитным транзистором 7 образуют дифференциальный входной каскад, на вход которого поступает сигнал с выходного транзистора 1, тем самь1м замыкается обратная связь операционного усилителя с единичным коэффициентом усиления. Следовательно, выходной каскад в любом режиме охвачен отрицательной обратной связью и поэтому работает в линейном режиме.

Если выходной ток (втекающий) превысит номинальное значение, определяемое вторым защитным резистором 6, то открывается второй защитный транзистор 8. При этом выходной ток retjepaTOpa 9 тока увеличится за счет действия коллекторного тока транзистора 8.

При этом замкнется обратная связь защитного контура усилителя. Отрицательное напряжение смешения на базу транзистора 11 введено для уменьшения термозависимости порога ограничения вытекающего тока операционного усилителя.,

Вюпочение второго защитного транзистора 8 в цепь коллектора транзистора 2 выходного каскада улучшает частотную характеристику выходного каскада и кроме того, устраняется зависимость динамического диапазона выходного сигнала операционного усилителя от величины тока нагрузки, поскольку коллекторное напряжение транзистора 2 можно сделать меньшим, чем напряжение на коллеисторе транзистора 1, а это напряжение определяется режимом генератора тока 9.

По сравнению с известным устройством защиты от перегрузок и короткого замыкания двухтактного операционного усилителя предлагаемое устройство защиты обеспечивает увеличение полосы частот с 20 МГц и 60 МГц и увеличивает динамический диапазон на 20%.

Формула изобретения Устройство защиты от перегрузок по току и короткого замыка1шя выходного двухтактного каскада операционного усилителя, вьшолненного на транзисторах гфотивополол ого типа проводимости, базы которых соединены между собой через режимные диоды и через соответствующие генераторы тока с соответствующими щинами источника питания, содержащее первый и второй защитные транзисторы противоположного типа проводимости, и первый и второй защитные резисторы, о т л ич а ю П1 е е с я тем, что, с целью увеличения динамического диапазона и уменьшения частотных искажений, эмиттеры транзисторов выходного двухтактного каскада соединены между собой непосредственно, а коллектор тра. зистора одного плеча двухтактного каскада соединен с базой первого защитного транзистора противоположного типа проводимости, и через первый защитный резистор с соответствующей шиной источника питания, а его эмиттер соединен с управляющим входом соответствующего генератора тока, при зтом коллектор транзистора другого плеча двухтактного каскада соединен с базой второго защитного транзистора и через второй защитный резлстор с соответствующей шиной источника гштания, при этом коллектор второго защитного транзистора соединен с инвертирующим входом упомянутого генератора тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Проектирование и применение операционных усилителей под ред. Дж. Грэма , М., 1974, с. 133, рис. 3.24 (прототип).