PL64296B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 25.11.1972 K1 21 a2,18/02 MKP H 03 £,3/38 iISLIOTEKA () Wspóltwórcy wynalazku: Pawel Studzinski, Michal Karkoszka Wlasciciel patentu: Zjednoczone Zaklady Elektronicznej Aparatury Po¬ miarowej „Elpo", Warszawa (Polska) Tranzystorowy wzmacniacz pradu stalego o duzej opornosci wejsciowej zwlaszcza do cyfrowego woltomierza kompensacyjnego Przedmiotem wynalazku jest tranzystorowy wzmacniacz pradu stalego o duzej opornosci wej¬ sciowej zwlaszcza do cyfrowego woltomierza kom¬ pensacyjnego.W znanych wzmacniaczach pradu stalego duza opornosc wejsciowa uzyskuje sie przez stosowanie ukladów lampowych, wzglednie ukladów z lam¬ pami tylko w pierwszym stopniu wzmocnienia oraz ukladów ze stopniem wejsciowym zbudowa¬ nym na tranzystorach polowych typu zlaczowego lub tranzystorach polowych z izolowana bramka.Uklady tego typu, w zastosowaniu do techniki pomiarowej, maja kilka stopni wzmocnienia, przy czym, pierwszy stopien budowany jest w ukladzie symetrycznym, w którym do jednego wejscia przy¬ klada sie wielkosc mierzona, a do drugiego wej¬ scia doprowadza sie ujemne sprzezenie zwrotne z wyjscia wzmacniacza.Wzmacniacze na tranzystorach polowych typu zlaczowego charakteryzuja sie duza opornoscia wejsciowa i niewielkim wspólczynnikiem szumów, ale maja znaczny prad wejsciowy, rzedu 100 pA, powaznie ograniczajacy ich stosowanie w elektro¬ nicznych przyrzadach pomiarowych.Wzmacniacze natomiast na tranzystorach polo¬ wych z izolowana bramka zapewniaja wprawdzie maly prad wejsciowy, rzedu 0,1 pA, jednak ich duze szumy niskoczestotliwosciowe, rzedu 50 fiV, znaczny dryft zera i mala odpornosc na przeste- 10 rowanie ograniczaja ich przydatnosc w aparaturze pomiarowej.Najlepsze wyniki daja wzmacniacze z lampami elektrometrycznymi, ale maja one powazne wady w postaci malej odpornosci na wstrzasy, zmiany parametrów w czasie i duzych wymiarów.Celem wynalazku jest zbudowanie ukladu wzma¬ cniacza nie majacego wymienionych wad, a wiec zapewniajacego duza opornosc wejsciowa, maly prad wejsciowy oraz niewielki wspólczynnik szu¬ mów przy jednoczesnej miniaturyzacji elementów.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie we wzmacniaczu majacym uklad zasilania oraz co najmniej dwa stopnie wzmocnienia, z których pierwszy zbudowany na tranzystorach polowych typu zlaczowego w ukladzie symetrycznym spel¬ nia role stopnia wejsciowego, przy czym miedzy wyjscie wzmacniacza i stopien wejsciowy jest wlaczony uklad ujemnego sprzezenia zwrotnego, tranzystora kompensacyjnego, którego zródlo jest polaczone z bramka tranzystora wejsciowego, a bramka z punktem o potencjale rózniacym sie od napiecia wejsciowego wzmacniacza o opty¬ malna wartosc, wynikajaca z wielkosci tego na- 25 piecia.Zastosowanie wzmacniacza wedlug wynalazku w cyfrowym woltomierzu kompensacyjnym umoz¬ liwia prace w warunkach silnego wysterowania duzymi sygnalami oddzialujacymi na wejscie 30 wzmacniacza na poczatku kazdego cyklu pomia- 15 20 64 29664 296 rowego, zapewnia dobra kompensacje pradu wej¬ sciowego w szerokim zakresie napiec wejsciowych i opornosc wejsciowa ponad 20000 MQ.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wjrkónania na rysunku, który przedstawia uklad elektryczny wzmacniacza.Stopien wejsciowy wzmacniacza jest zbudowany w ukladzie symetrycznym na dwóch tranzystorach polowych Tl i T2 typu zlaczowego, z których pierwszy jest tranzystorem wejsciowym wzmac¬ niacza. Wspólny wezel tych tranzystorów jest po¬ laczony z kolektorem tranzystora T4, którego emi¬ ter jest polaczony przez opornik R3, a baza przez opornik R4 z zasilajacym zródlem — El, przy czym baza jest ponadto polaczona przez opornik R5 z masa przyrzadu. Obwody drenów tranzystorów Tl i T2 stopnia wejsciowego sa zasilane napie¬ ciem +E2 przez oporniki Rl i R2 z ukladu za¬ wierajacego tranzystor T5 pracujacy w ukladzie wtórnika emiterowego, druga diode Zenera D2 oraz opornik R7, z tym, ze anoda diody polaczona jest z emiterem, a jej katoda, przez opornik R7, z kolektorem tranzystora T5 pracujacego w ukla¬ dzie wtórnika.Dreny tranzystorów Tl i T2 stopnia wejsciowego sa dolaczone do symetrycznego wejscia drugiego stopnia wzmacniacza, który wraz z nastepnymi stopniami zapewnia odpowiednie napieciowe wzmo¬ cnienie K. Miedzy wyjsciem wzmacniacza i bram¬ ka drugiego tranzystora T2 stopnia wejsciowego jest wlaczony uklad ujemnego sprzezenia zwrot¬ nego o wspólczynniku wzmocnienia /?.Pomiedzy bramka pierwszego tranzystora Tl stopnia wejsciowego i anoda pierwszej diody Ze¬ nera Dl, której katoda jest polaczona z emite¬ rem tranzystora T5 pracujacego w ukladzie wtór¬ nika, a ahóda, przez opornik R6, z ujemnym bie¬ gunem zródla zasilania — Ei, jest wlaczony kom¬ pensacyjny tranzystor T3 tego samego typu co tranzystory Tl i TZ stopnia wejsciowego Wzmac¬ niacza. Kompensacyjny tranzystor T3 jest wla¬ czony w ten sposób, ze jego zródlo jest polaczone z bramka pierwszego tranzystora Tl stopnia wej¬ sciowego, bramka do anody pierwszej diody Ze¬ nera Dl, a dren pozostaje niewykorzystany.Napiecie wejsciowe jest przykladane do bramki pierwszego tranzystora ll stopnia wejsciowego po¬ wodujac przeplyw pradu tej bramki. Calkowity prad wejsciowy wzmacniacza jest okreslony za¬ leznoscia Iwe = Igi ¦— Is3 przy czym: IGi oznacza prad bramki pierwszego tranzystora Tl stopnia wejsciowego, iS3 — prad zródla kompensacyjnego tranzystora T3.Wartosc pradu zródla IS8 jest zalezna od na¬ piecia zródlo-bramka kompensacyjnego tranzysto¬ ra T3, które wynika z zaleznosci Usgs = Udi + Ueb5 — Usgi gfzy czym: tJDl ozrtacza napiecie przebicia pierw¬ szej diody Zenera Dl, UEB5 — napiecie baza-emi- t£f tranzystora ^3 w Ukladzie wtórnika, Usgi — hapiecie zfódlo-bramka pierwszego tranzystora Tl stopnia wejsciowego.Przy dobraniu odpowiedniej wartosci napiecia przebicia pierwszej diody Zenera Dl uzyskuje sie 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 taka wartosc napiecia Usgs zródlo-bramka, przy której nastepuje kompensacja pradów bramek pierwszego tranzystora Tl stopnia wejsciowego i kompensacyjnego tranzystora T3 i w efekcie znaczne zmniejszenie pradu wejsciowego wzmac¬ niacza. Z uwagi na to, ze kompensacyjny tranzy¬ stor T3 jest tego samego typu co tranzystory Tl i T2 stopnia wejsciowego wzmacniacza, zmiany temperatury oddzialuja jednakowo na bazy tych tranzystorów i kompensacja pradu wejscio¬ wego utrzymuje sie w szerokim zakresie tempe¬ raturowym.Wzrost napiecia wejsciowego o pewna wartosc JUwe powoduje zmiane napiecia na zródlach tran¬ zystorów Tl i T2 stopnia wejsciowego o wartosc ZlUs równa, w przyblizeniu, wzrostowi napiecia wejsciowego AUS ^ zlUWe Napiecie ze zródel tranzystorów Tl i T2 stopnia wejsciowego przenosi sie na baze tranzystora T5 W ukladzie wtórnika, co powoduje wzrost napie¬ cia na emiterze tego tranzystora o wartosc zJUK równa w przyblizeniu wzrostowi napiecia wej¬ sciowego zIUe ^ ^Uwe Napiecie na katodzie pierwszej diody Zenera Dl i anodzie drugiej diody Zenera D2 wzrasta rów¬ niez o wartosc równa, w przyblizeniu, wzrostowi napiecia wejsciowego ZlUWe.Wzrost napiecia na anodzie diody Zenera D2 przenosi sie na jej katode i powoduje przyrost napiecia zasilajacego obwody drenów tranzysto¬ rów Tl i T2 stopnia wejsciowego, natomiast wzrost napiecia na katodzie diody Zenera Dl przenosi sie na jej anode i powoduje przyrost napiecia bram- ka-zródlo kompensacyjnego tranzystora T3. Dzieki temu kompensacja pradu wejsciowego pozostaje zachowana w szerokim zakresie zmian sygnalu wejsciowego.Wzmacniacz przeznaczony do wzmacniania nie¬ wielkich sygnalów w porównaniu z opisanym przykladem mozna uproscic zasilajac obwody dre¬ nów tranzystorów Tl i T2 stopnia wejsciowego oraz bramke kompensacyjnego tranzystora T3 na¬ pieciem stalym, co pozwala uniknac stosowania tranzystora ~T5 w ukladzie wtórnika oraz obu diod Zenera Dl i D2. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Tranzystorowy wzmacniacz pradu stalego o du¬ zej opornosci wejsciowej zwlaszcza do cyfrowego woltomierza kompensacyjnego majacy uklad zasi¬ lania oraz co najmniej dwa stopnie wzmocnienia, z których pierwszy zbudowany na tranzystorach polowych typu zlaczowego w ukladzie symetrycz¬ nym spelnia role stopnia wejsciowego, przy czym pomiedzy wyjscie wzmacniacza i stopien wejscio¬ wy jest wlaczony uklad ujemnego sprzezenia zwrotnego, znamienny tym, ze zawiera kompensa¬ cyjny polowy tranzystor (T3), którego zródlo jest polaczone z bramka wejsciowego tranzystora (Tl), a bramka z punktem o potencjale rózniacym sie od potencjalu wejsciowego wzmacniacza o opty¬ malna wartosc, wynikajaca z wielkosci mierzo¬ nego napiecia.Ki. 21 a2, 18/02 64 296 MKP H 03 f, 3/38 PL PL