Дифференциальный усилитель Советский патент 1980 года по МПК H03F3/45 

(54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ . . Изобретение отиосится к усилительной технике н может быть использовано в различного рода радиоэлектронной аппаратуре, в частности в интегральных операционных усилителях (ИОУ) и интегральных компараторах напряжений (ИКН). Известны дифференциальные усилители, применяемые в усилительных каскадах ИОУ и ИКН II. Однако данные усилители имеют существенный недостаток, а именно: уровень их выходного напряжения зависит от величины напряжения источников питания. Последнее обстоятельство обусловливает усложнение схем сдвига постоянного уровня, которые являются согласующими схемами между выходом дифференциального усилителя и последующим. каскадом усиления, что, э свою очередь, усложняет конструкцию устройства в целом. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является дифференциальный усилитель, выходное напряжение которого меняется в фиксированных пределах относительно напряжения общей шнны и, таким образом, не зависит от величины напряжения источника питания. Известный дифференциальный усилитель содержит источник питания, входной дифференциальный каскад на транзисторах с первым генератором тока на транзисторе в общей эмиттерной цепи и выходные каскады на транзисторах, включенных по схеме с общий эмиттером, причем коллектор транзистора каждого плеча входного дифференциального каскада соединен непосредственно с базой, а через резистор -с коллектором транзистора соответствующего выходного каскада 2. Недостатком известного усилителя является высокая потребляемая мощность. Действительно, для обеспечения его работоспособности в щироком диапазоне изменения величины нап|}яженйя положительного источника питания необходимо выбирать резисторы, соединенные с щиной положительного источника питания, с малой величиной сопротивления- для того, чтобы, даже при минимальной величине напряжения прложительнЬго источника питания ток через дополнительные транзисторы был отличен от нуля. Цель изобретения - снижение потребляемой мощности при одновременном увеличении допустимого разброса величины - НаМряжёНия положительного источника питания.

: Поставленная цель floctHraetcH тем, что в дифференциальный усилитель, содержащий источник питания, входной дифференциа льный каскад на транзисторах с первым генератором тока на транзисторе в общей эми7

-.тарной цепи и выходные каскады на транзисторах, вклкзченных по схеме с общим

fSTHftTep M, причем коллектор транзистора каждого плеча входного дифференциального каскада соединен непосредственно с базой, а через резистор - с коллектором транзис тбра соо1ветствующего выходного Каскала,

согласно изобретению между соответствую-щей «щиной источника питания и коллектоUvi-IpOM транзистора каждого выходного каскада введены соответственно и третий генераторы тока на транзисторах, базы которых объединены и через четвертый генератор тока соединены с базой транзистора первого генератора тока.

/На чертеже показана принципиальная схема дифференциального усилителя.

Дифференциальный усилитель содержит входной дифференциальный каскад на транзисторах 1 и 2 с генератором тока 3 в общей эмиттерной цепи, выходные каскады на транзисторах 4 и 5, включенных по схеме с общим эмиттером, причем коллекторь транзисторов 1 и 2 соединены с базами транзисторов 4 и 5, а через резисторы 6 и 7 - с коллекторами транзисторов 4 и 5 соответственно, щину 8 источника питания, ге нераторы тока на транзисторах 9 и 10, ко торые включены между коллекторами траизисторов 4 и 5 и щиной 8 источника питания соответственно, генератор тока II, включенный между объединенными базами транзисторов 9 и 10 и базой транзистора генератора тока 3.

Дифференциальный усилитель работает следующим образом.

При Подаче входного Сигнала оцин из транзисторов входного дифференциального каскада закрывается, а другой открывается. На коллекторах транзисторов выходных каскадов формируются потенциалы, величина которых фиксирована относительно потенциала нулевой щины.

Для выполнения условия работоспособности дифференциального усилителя необходимо во всем рабочем диапазоне обеспечить величину токов генераторов токов на

транзисторах 9 и 10, соединенных с коллекторами транзЖторов 4 и 5, несколько большей величины, чем ток генератора тока, что достигается посредством связи через генератор 11. Таким образом, разности коллекторных токов транзисторов 1 и 9, 2 и 10, которые определяют минимальный ток коллекторов соответствующих транзисторов 4 и 5 выходных каскадов, остаются неизменными во всем рабочем диапазоне дифференциального усилителя, что, в свою очередь,

позволяет минимизировать потребляемую им мощность.

Введение новых связей и элементов выгодно отличает предлагаемый дифференциальный усилитель от прототипа, так как при получении фиксированных относительно нулевой щииы уровней. выходного сигнала удается существенным образом снизить потребляемую мощность, что увеличивает сферу применения данного усилителя.

Формула изобретения

Дифференциальный усилитель, содержащий источник питания, входной дифференциальный каскад на транзисторах с. первым генератором тока на транзисторе в общей эмиттерной цепи и выходные каскады на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером, причем коллектор транзистора

. каждого плеча входного дифференциального каскада соединен непосредственно с базой, а через резистор - с коллектором транзистора соответствующего выходного каскада, отличающийся тем, что, с целью уменьщёния мощности потребления, между соответствующей щиной источника питания и коллектором транзистора каждого выходного каскада введены соответственно второй и третий генераторы тока на транзисторах, базы которых объединены и через четвертый генератор тока соединены с базой транзистора первого генератора тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гребен А. Б. Проектирование аналоговых интегральных схем. Пер. с англ. М.,

«:Энергия, 1976, с. 93, рис. 5-1.

2.Каталог «Linear integrated circuits. National Semiconductor Corporation, 1973, p. 3-42 (прототип).

V

7

Вход

-о

a