Дифференциальный каскадный усилитель постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H03F3/343 

1

Изобретение относится к электрои радиотехнике и может быть использовано при разработке схем операционных усилителей, логических устройств и измерительных усилителей .

Известны дифференциальные каскодные усилители постоянного тока (УПТ) содержащие каскады усиления, охваченные отрицательной обратной связью 1 .

Недостаток таких схем заключается в малом подавлении синфазных помех.

Наиболее близким к предлагаемому является дифференциальный каскодный УПТ, содержащий два каскада усиления, выполненные на парах транзисторов , включенных соответственно по схемам с общим эмиттером-и с общей базой, в которых стабилизация потенциала баз относительно общего провода осуществляется при помощи стабилизатора тока 12}.

Недостатком известного усилителя является отношение сигнал/синфазная помеха.

Цель изобретения - повышение отноыения сигнал/помеха путем подавл ния синфазных помех.

Иоставленная цель достигается тем что дифференциальный каскодный усилитель постоянного тока, содержащий входной, выполненный, например, по схеме с общим эмиттером, и выход-ной, выполненный, например, по схеме с общей базой, транзисторные усилительные каскады, имеющие соответственно эмиттерную и коллекторную

10 бесконечные динамические нагрузки, которые выполнены на компенсационных стабилизаторах тока, содержащих транзисторы, базами подключенные н транзисторам, включенным по схеме

15 диода, дополнительно содержит в цепи обратной связи выходного каскада усилительный элемент, выполненный на транзисторе, эмиттер которого через резистор подключен к источнику

20 питания выходного каскада и через стабилитрон подключен к общему проводу и к коллектору транзистора нагрузки входного каскада, база транзистора усилительного элемента соеди25нена со средней точкой делителя напряжения, подключенного к эмиттерам транзисторов выходного каскада и через резистор с общим проводом, а коллектор, транзистора усилительного элемента соединен с базами транзисторов выходного каскада и через резистор - с коллектором транзистора, включенного по схеме диода, нагрузки выходного каскада.

На чертеже представлен дифференциальный каскодный УПТ, принципиальная электрическая схема.

Устройство содержит два усилительных каскада, выполненных на транзисторах 1 и 2, 3 и 4, пара которых включена по схеме с общим эмиттером, а вторая - по схеме с общей базой. Нагрузкой входного усилительного каскада на транзисторах 1 и 2 служит компенсационный стабилизатор тока, являющийся для усилителя бесконечной нагрузкой, выполненный на транзисторе 5, коллектор которого подключен к общему проводу и к эмиттерам транзисторов 1 и 2, эмиттер через резистор б подключен к источнику 7 смещения, а база соединена с коллекторно-базовой цепью транзистора 8,включенного по схеме диода, причем эмиттер транзистора 8 подключен к источнику 7 сме1цения, а коллекторно-базовая цепь через резистор 9 соединена с общим проводом. Базовые цепи транзисторов 1 и 2 соединены с источниками 10 и 11 сигналов, имеющими внутренние сопротивления 12 и 13. Коллекторные цепи транзисторов 3 и 4 связаны с коллекторными цепями транзисторов 14 и 15 параметрического стабилизатора тока, служащего, как и стабилизатор тока входного усилительного каскада, бесконечной динамической нагрузкой. Базы транзисторов 14 и 15 подключены к коллектору и транзистора 16, включенного по схеме диода, а эмиттеры транзисторов 14 и 1 и 16 соединены с источником 17 питания. В цепи обратной связи выходного усилительного каскада включен усилительный элемент, выполненный на транзисторе 18, эмиттер которого через стабилитрон 19 подключен к общему проводу и к эмиттерам транзисторов 1 и 2, а также через резистор 20 соединен с источником 17 питания. Коллектор транзистора 18 подключен к базам транзисторов 3 и 4 выходного каскада и через резистор 21 связан с коллекторно-базовой цепью транзистора 16. База транзистора 18 соединена со средней точкой делителя напряжения на резисторах 22 и 23 . включенного между эмиттерами транзисторов 3 и 4 и коллекторами транзисторов 1 и 2, а также через резистор 24 подключена к общему проводу .

Дифференциальный каскодный УПТ работает следу1рщим образом.

При повышении уровня сигналов источников 10 и 11 усилительный

элемент на транзисторе 18 увеличивает глубину отрицательной обратной связи (ООС) по синфазным помехам и одновременно с этим глубину положительной обратной связи (ПОС по сигналу. По этой причине входные сопротивления каскада на транзисторах 3 и 4 резко снижаются, что в свЪю очередь увеличивает коэффициент усиления по току входного каскада на транзисторах 1 и 2, а следовательно, и коэффициент усиления дифференциального усилителя по напряжению сигнала.

Усилительный элемент на транзисторе 18 совместно со стабилитроном 19, резисторами 22 и 23 представлея собой компенсационный стабилизатор выходных коллекторных токов транзисторов 3 и 4, 1 и 2, что значительно повышает компенсацию синфазных помех дифференциального каскодного УПТ.Одновременно с этим повышается коэффициент стабилизации потенциала без транзисторов 3 и 4 относительно общего провода. Так , например, синфазное изменение пгшений напряжений на транзисторах 1 и 2, после сравнения с опорной ЭДС, снимемой со стабилитрона 19, усиливается усилительным элементом на транзисторе 16 и противофазё подается на базы транзисторов 3 и 4, что стабилизирует падение напряжения на транзисторах 1 и 2. Изменения потенциалов баз транзисторов 3 и 4 по каким-либо причинам также п|ротивофазно компенсируются напряжением небаланса, выделяемого на входе тразистора 18.

Таким образом, коэффициент усиления схемы по сигналу значительно возрастает, а подавление помех на выходе УПТ производится до нулевых значений, т.е. повышается отношение сигнал/помеха и снижается дрейф нул Компенсация помех и, следовательно, чувствительность предлагаемого дифференциального каскодного УПТ возрастают в К раз. где К -коэффициент усиления усилительного элемента в цепи .синфазной ООС.

Изобретение может найти применение в интегральной технологии микросхем.

Формула изобретения

Дифференциальный каскодиый усилитель постоянного тока, содержащий входной, выполненный, например, по схеме с обкаим .эмиттером, и выходной выполненный, например, по схеме с общей базой, транзисторные усилительные каскады, имеющие соответственно эмиттврную и коллекторную бесконечные динамические вагрузкИ| которые выполнены на компенсационных стабилизаторах тока, содержащих транзисторы, базами подключенные к транзисторам, включенным по схеме диода, отличающийся тем, что, с целью повышения отношения сигнал/помеха путем подавления синфазных помех, он содержит в цепи обратной связи выходного каскада усилительный элемент, выполненный на транзисторе, эмиттер которого через резистор подключен к источнику питания выходного каскада и через стабилитрон подключен к общему проводу и к коллектору транзистора нагрузки входного каскада, база транзистора усилительного элемента соединена со средней точкой делителя

напряжения, подключенного к эмиттерам транзисторов выходного каскада и через резистор с общим проводом, а коллектор транзистора усилительного элемента соединен с базами транзисторов выходного каскада и через резистор - с коллектором транзистора, включенного по схеме диода, нагрузки выходного каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 276170, кл, Н 03 F 3/04, 1969.

2.Заявка ФРГ 2039399,

кл. Н 03 F 1/22, 1973 (прототиц). О У -f