Przedmiotem wynalazku jest uklad wzmacniacza ze sprzezeniem bezposrednim, zwlaszcza uklad, który moze przyjmowac sygnaly przy róznych poziomach napiecia polaryzacji wstepnej, w którym zakres dynamicznych zmian sygnalu jest okreslony przez napiecie zasilania.Uklad wedlug wynalazku oparty jest na zasadzie powodowania wplywu pradów o podobnych wartosciach do dwóch tranzystorów, majacych zlacza emiter-baza polaczone równolegle. Tranzystor, do którego przykladane sa sygnaly wejsciowe, pracuje w ukladzie z ujemnym sprzezeniem zwrotnym. Sygnaly wyjsciowe pobierane sa z drugiego tranzystora. • Jednym ze znanych ukladów stosujacych te zasade jest uklad wedlug opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 391 311. Opis ten dotyczy ukladu tranzystora zlozonego ze stalym sprzezeniem pradowym. Uklad zawiera tranzystor i dolaczony równolegle do zlacza baza-emiter tego tranzystora jednokierunkowo przewodzacy przyrzad pólprzewodnikowy. Przyrzad ten wlaczony jest w ten sposób, ze przewodzi w tym samym kierunku co zlacze baza-emiter tranzystora. Jednokierunkowo przewodzacy przyrzad pólprzewodnikowy korzystnie realizuje sie w tym przypadku, zwlaszcza przy wykorzystaniu techniki ukladów scalonych, za pomoca drugiego tranzystora, którego emiter dolaczony jest do emitera pierwszego tranzystora, a baza do bazy pierwszego tranzystora. Kolektor drugiego tranzystora jest polaczony z jego baza. Przyrzad pólprzewodnikowy zawiera zlacze p-n o takim obszarze, ze prad plynacy przez to zlacze jest proporcjonalny do pradu emiterowego tranzystora. Wzmocnienie pradowe takiego tranzystora zlozonego jest równe stosunkowi pradu emiterowego tranzystora do pradu plynacego przez przyrzad pólprzewodnikowy. Poniewaz zlacze baza-emiter tranzystora i zlacze p-n przyrzadu pólprzewodnikowego sa polaczone ze soba w ten sposób, ze napiecie na jednym z nich jest zawsze równe napieciu na drugim w celu utrzymywania równych gestosci pradu oraz, poniewaz obszar emitera tranzystora jest proporcjonalny do odpowiedniego obszaru zlacza przyrzadu pólprzewodnikowego, stosunek dwóch pradów, a co za tym idzie i wzmocnienie pradowe tranzystora zlozonego, sa ustalone. • Tranzystor zlozony moze byc stosowany do próbkowania lub wzmacniania pradu, ale jego impedancja wejsciowa jest zmienna. Nie jest ona zbyt niska dla pradów wejsciowych, co redukuje przewodzenie tranzystora ze sprzezeniem zwrotnym. Przeszkadza to zastosowaniu go w ukladzie, gdzie prady sygnalów próbkowanych sa znaczna czescia pradu spoczynkowego.2 90 334 Sposród tranzystorowych ukladów wzmacniajacych, zwlaszcza wykonywanych technika ukladów scalonych, szczególnie korzystnymi wlasnosciami charakteryzuja sie wzmacniacze róznicowe. Wzmacniacze te posiadaja wiele zalet, wlaczajac w to równiez zastosowanie minimalnej ilosci kondensatorów, unikniecie stosowania rezystorów o duzej wartosci, przy jednoczesnym uzaleznieniu wzmocnienia od ich bezwzglednej wartosci, szeroki zakres czestotliwosci pracy, oraz stabilnosc. Wzmacniacze róznicowe moga ponadto pracowac jako uklady przeciwsobne lub z pojedynczymi wejsciami i/lub wyjsciami.Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 531 730 znany jest wzmacniacz róznicowy, wykorzystujacy pare wzmacniaczy tranzystorowych, których emitery dolaczone sa do wspólnego tranzystorowego zródla pradu stalego. Do bazy wzmacniaczy tranzystorowych prowadzi jedno lub wiecej wejsc.Sygnaly mozna równiez podawac do bazy tranzystorowego zródla pradowego w celu uzyskania automatycznej regulacji wzmocnienia, stabilizacji, mieszania lub demodulacji. Poniewaz uklad taki jest uniwersalny, o wysokiej sprawnosci, pozadane zmiany napieciowe sygnalu wyjsciowego odkladajace sie na impedancji obciazenia kolektora ograniczone sa do wielkosci mniejszej niz pelne stale napiecie zasilania. Wymagany zwykle zakres napiecia sygnalu wyjsciowego jest rzedu polowy napiecia zasilajacego kolektor. To niekorzystne ograniczenie, wystepujace równiez w innych wzmacniaczach róznicowych stosujacych tranzystory polaczone w szereg ze zródlem napiecia stalego, wynika z faktu, ze tranzystory wzmacniacza spolaryzowane sa przewaznie do polowy napiecia zasilania wzmacniacza róznicowego.W korzystnym przypadku wzmacniacz róznicowy powinien zapewniac liniowe odtwarzanie sygnalów wejsciowych o odpowiednio duzym zakresie. We wzmacniaczach róznicowych powszechnego uzytku. prad wyjsciowy, a zatem napiecie wyjsciowe na rezystancji obciazenia, zmienia sie jako eksponencjalna funkcja róznicowego napiecia wejsciowego. Liniowy zakres charakterystyki przenoszenia takiego wzmacniacza ogranicza sie zatem do bardzo niskiej wartosci napiecia wejsciowego. W zwiazku z tym, w celu linearyzacji charakterystyki przenoszenia, stosuje sie ujemne sprzezenie zwrotne, które wplywa równiez na zmniejszenie wzmocnienia napieciowego osiagnietego ze wzmacniacza. Tak zaprojektowane wzmacniacze róznicowe odznaczaja sie jednak tym, ze ich impedancja wejsciowa zmienia sie z poziomem doprowadzonego sygnalu.Celem wynalazku jest unikniecie nieliniowosci charakterystyki przenoszenia wzmacniacza, wynikajacych ze zmian impedancji wejsciowej tranzystora wejsciowego oraz pradu plynacego miedzy kolektorem a emiterem oraz opracowanie ukladu polaczen wzmacniacza majacego wystarczajaco wysokie wzmocnienie napieciowe przy zachowaniu liniowej zaleznosci pomiedzy sygnalami wejsciowymi i wyjsciowymi w odpowiednio szerokim zakresie sygnalów wejsciowych, przy czym poziom sygnalu wejsciowego i wzmocnienie napieciowe sa odpowiednie dla wytworzenia sygnalów wyjsciowych o amplitudzie porównywalnej z poziomem spadku napiecia stalego pomiedzy zaciskami zasilajacymi zródla zasilania wzmacniacza.Cel wynalazku osiagniety zostal przez to, ze w ukladzie wedlug wynalazku pierwszy tranzystor, do obwodu baza-emiter, którego podawany jest sygnal wejsciowy, pracuje w ukladzie ze wspólna baza, przy czym baza tego tranzystora dolaczona jest poprzez zacisk do pierwszego zródla napiecia polaryzacji, drugi tranzystor pracuje w ukladzie ze wspólnym emiterem, przy czym kolektor tego tranzystora polaczony jest bezposrednio z emiterem pierwszego tranzystora, trzeci tranzystor ma kolektor sprzezony z zaciskiem zródla napiecia zasilania poprzez wyjsciowy obwód obciazenia lub w znany sposób poprzez rezystor, a pomiedzy kolektor pierwszego tranzystora i punkt polaczenia baz tranzystorów drugiego i trzeciego wlaczony jest obwód ujemnego sprzezenia zwrotnego dla dostarczania sygnalu i dla zapewnienia bezposredniego sprzezenia.W ukladzie wedlug wynalazku zmiany potencjalu przykladane sa na baze pierwszego tranzystora, podczas gdy emiter tego tranzystora jest polaczony z obciazeniem rezystancyjnym bezposrednio lub poprzez kondensator. Drugi tranzystor spelnia funkcje regulatora, polaczonego równolegle z obciazeniem rezystancyjnym, utrzymuje bowiem obciazenie pierwszego tranzystora na stalym poziomie, przez co zmiany napiecia przewodzenia na zlaczu baza-emiter i impedancji wejsciowej, spowodowane zmianami pradu przez zlacze kolektor-emiter pierwszego tranzystora, zostaja zredukowane. Zmiany potencjalu sygnalu wejsciowego przenoszone sa do obciazenia rezystancyjnego bez znieksztalcen, przez co zmiany pradu w obciazeniu rezystancyjnym proporcjonalne sa do zmian napiecia sygnalu wejsciowego. Poniewaz drugi tranzystor jest regulatorem utrzymujacym staly przeplyw pradu miedzy kolektorem a emiterem w pierwszym tranzystorze, jego prad kolektorowy zmienia sie odwrotnie proporcjonalnie do zmian potencjalu sygnalu wejsciowego. W trzecim tranzystorze zmiany napiecia na zlaczu baza-emiter sa takie same jak w tranzystorze drugim. Tranzystory drugi i trzeci maja podobne charakterystyki, wobec czego prad kolektorowy trzeciego tranzystora równiez zmienia sie odwrotnie proporcjonalnie do zmian wejsciowego sygnalu napieciowego. Trzeci tranzystor stanowi zasadniczo wolne od znieksztalcen zródlo pradowe o potencjale bliskim potencjalowi odniesienia (ziemia). Wobec tego sygnaly wyjsciowe, pojawiajace sie na impedancji obciazenia dolaczone do zródla napiecia zasilania, moga zmieniac sie w pelnym zakresie napiecia zasilania, jezeli obciazenie jest rezystancyjne. lub dwukrotnie przekraczac poziom napiecia zasilania, jezeli obciazenie stanowi impedancyjny uklad rezonansowy.90 334 3 Dla utworzenia wzmacniacza róznicowego uklad wedlug wynalazku zawiera czwarty tranzystor, którego baza dolaczona jest do drugiego zródla napiecia polaryzacji, kolektor sprzezony jest w znany sposób z zaciskiem zródla napiecia zasilania poprzez drugi rezystor, a emiter sprzezony jest z emiterem pierwszego tranzystora, oraz piaty tranzystor, którego baza, spolaryzowana w znany sposób stalym napieciem, sprzezona jest z kolektorem czwartego tranzystora za pomoca obwodu ujemnego sprzezenia zwrotnego, kolektor polaczony jest bezposrednio z emiterem czwartego tranzystora, a emiter sprzezony jest w znany sposób z zaciskiem zródla napiecia odniesienia (ziemia), przy czym sygnal wejsciowy wzmacniacza róznicowego podawany jest na zacisk bazy pierwszego tranzystora i na zacisk bazy czwartego tranzystora. Ponadto uklad wedlug wynalazku zawiera szósty tranzystor, którego baza, spolaryzowana w znany sposób stalym napieciem, sprzezona jest z kolektorem czwartego tranzystora za pomoca obwodu ujemnego sprzezenia zwrotnego i polaczona jest w znany sposób z baza piatego tranzystora, a kolektor dolaczony jest do zacisku zródla potencjalu zasilania poprzez drugi wyjsciowy obwód obciazenia lub w znany sposób poprzez rezystor. A wiec opisany wzmacniacz róznicowy stanowi polaczenie dwóch ukladów polaczen wzmacniaczy wedlug wynalazku. Wejscia róznicowe sygnalu stanowia bazy tranzystorów pierwszego i czwartego.Wyjscia róznicowe sygnalu stanowia kolektory tranzystorów trzeciego i szóstego. Inna realizacja wzmacniacza róznicowego jest uklad podobny do wyzej opisanego, w którym nie wystepuje szósty tranzystor, a pojedyncze wyjscie stanowi kolektor trzeciego tranzystora.Tranzystory pierwszy i czwarty korzystnie maja bazy spolaryzowane wstepnie takim samym stalym napieciem, a obwód sprzegajacy emitery tych tranzystorów stanowi bezposrednie polaczenie lub obejmuje rezystor. Tranzystory drugi i trzeci maja emitery sprzezone ze zródlem napiecia odniesienia za pomoca rezystorów o jednakowych wartosciach rezystancji, albo dolaczone bezposrednio do tego zródla. Tranzystory te maja korzystnie podobne charakterystyki przenoszenia.Obwód ujemnego sprzezenia zwrotnego obejmuje w korzystnym przypadku diode lawinowa wlaczona miedzy kolektor pierwszego tranzystora a bazy tranzystorów drugiego i trzeciego, przy czym miedzy punkt polaczenia baz tranzystorów drugiego i trzeciego, a zródlo napiecia odniesienia wlaczony jest rezystor. Obwód ujemnego sprzezenia zwrotnego moze ponadto zawierac wtórnik emiterowy polaczony szeregowo z dioda lawinowa. < Uklad polaczen, w którym jako elementy wzmacniajace stosuje sie tranzystory, zapewnia uzyskanie malej impedancji wejsciowej na emitery pierwszego tranzystora, zatem moze byc on wykorzystywany jako uklad próbkujacy dla szeregowego ukladu polaczen w obwodzie, w którym plynac bedzie prad próbkowany. Kiedy uklad polaczen wedlug wynalazku uzyty jest w ukladzie rezonansowym unika sie niekorzystnego obnizenia dobroci Q impedancyjnego obwodu rezonansowego w ukladzie rezonansowym. Ponadto w tak wykonanym ukladzie próbkujacym napiecie na bazie pierwszego tranzystora mozna w prosty sposób dopasowac do poziomu napiecia w ukladzie próbkowanym. Wejscie o niskiej impedancji pozwala równiez na wykorzystanie ukladu wedlug wynalazku do algebraicznej kombinacji sygnalów wejsciowych z jednoczesna separacja miedzy wejsciami.Uklad polaczen wzmacniacza wedlug wynalazku w pelni przystosowany jest do wykonania go w postaci monolitycznego ukladu scalonego, bowiem tranzystory w nim wykorzystywane posiadaja te same charakterystyki przewodzenia oraz moga byc laczone bezposrednio, a takze stopnie te mozna zastosowac do ponownej polaryzacji sygnalów, aby w pelni wykorzystac dynamiczny zakres okreslony zmianami sygnalu.W niniejszym opisie termin monolityczny uklad scalony oznacza strukture stalostanowa, w której czynne elementy pólprzewodnikowe takie, jak tranzystory i diody oraz elementy bierne, jak kondensatory i rezystory, wykonywane sa ze wspólnych materialów oraz laczone ze soba w kolejnych etapach obróbki wspólnego podloza z materialu pólprzewodnikowego. Uklad polaczen wedlug wynalazku moze jednak byc wykonany równiez inna technika ukladów scalonych, a nawet przy uzyciu elementów dyskretnych. Jako elementy wzmacniajace moga byc uzyte wówczas lampy prózniowe, tranzystory bipolarne lub tranzystory polowe róznego rodzaju. * Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykladzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia uklad polaczen wzmacniacza ze sprzezeniem bezposrednim wedlug wynalazku stosowanego jako pradowy uklad próbkujacy, fig. 2 *- schemat ukladu polaczen, w którym wykorzystano trzy tranzystory, fig. 3 <— schemat ideowy wzmacniacza róznicowego przystosowanego do realizacji w postaci scalonej, zlozonego z dwóch ukladów wzmacniacza wedlug fig. 1; polaczonych miedzy soba za posrednictwem rezystorów, fig. 4 <- schemat ideowy wzmacniacza róznicowego, przystosowanego do wykonania w ukladzie scalonym, skladajacego sie z dwu ukladów wzmacniacza jak na fig. 1; polaczonych miedzy soba w sposób bezposredni.Jak pokazano na fig. 1; zacisk 104 wejsciowy uklad polaczony jest z obwodem pradu, który ma byc próbkowany. Stopien wzmacniacza pradu stalego zawiera tranzystor 102, którego emiter polaczony jest z wejsciowym zaciskiem 104 i z kolektorem tranzystora 106, pelniacego role regulatora. ¦ Zasilanie doprowadzane jest do ukladu przez zacisk B\ który przez rezystor 108 dolaczony jest do kolektora tranzystora 102, Baza tranzystora 102 polaczona jest za posrednictwem zacisku 110 z pierwszym4 90 334 dodatkowym zródlem napiecia odniesienia. Petla sprzezenia zwrotnego z kolektora tranzystora 102 do bazy tranzystora 106 obejmuje diode lawinowa 112, wprowadzona w stan przewodzenia lawinowego przez rezystory 108 i 114 laczace szeregowo zaciski B* i potencjal odniesienia, w tym przypadku ziemie. '• Zmiany napiecia w petli sprzezenia zwrotnego przekazywane sa przez kolektor tranzystora 102 do bazy tranzystora 106. Dioda 112 lawinowa zapewnia uzyskanie zadanego stalego napiecia polaryzacji na tranzystorze 106. Petla ta moze obejmowac inne szeregowo polaczone elementy (nie pokazane na rysunku) dostarczajace sygnal i przeksztalcajace napiecie stale. Opisany uklad polaczen zapewnia równiez kompensacje temperaturowa polaryzacji stopnia. * Rezystor 116 wlaczony jest pomiedzy emiter tranzystora 106 i ziemie. Rezystor 118 emitera wlaczony jest pomiedzy emiter tranzystora 120 w stopniu wejsciowym i ziemie. Baza tranzystora 120 polaczona jest z baza tranzystora 106 oraz diode lawinowa 112 i rezystorem 114. Z kolektora tranzystora 120 wprowadzany jest prad wyjsciowy stopnia próbkowania pradu bezposrednio na pierwszy pradowy zacisk wyjsciowy 122. Prad wyjsciowy moze przeplywac równiez przez wyjsciowy obwód obnizajacy 140, ograniczony na fig. 1 linia przerywana. « Ten dodatkowy obwód wyjsciowy 140 zawiera tranzystor 142, którego emiter polaczony jest z zaciskiem 122 wyjsciowym. Beza tranzystora 142 jest dolaczona do zacisku 143 drugiego dodatkowego zródla napiecia odniesienia. Napiecie to uzyskuje sie na rezystorze 144 i diodzie lawinowej 146 szeregowo polaczonych do ziemi od B*V Regulowane napiecie odniesienia z diody lawinowej podaje sie na baze tranzystora 142. Drugi pradowy zacisk wyjsciowy 145 polaczony jest z kolektorem tranzystora 142 doprowadzajacego prad wyjsciowy.Opisany powyzej uklad próbkowania pradu dziala w sposób nastepujacy. Prad tranzystora 102 utrzymany jest na wzglednie stalym poziomie, poniewaz na jego baze przyklada sie stale napiecie odniesienia, a takze, poniewaz prad w petli sprzezenia zwrotnego obejmujacego tranzystor regulacyjny 106 przeciwdziala tendencji pradu em iterowego tranzystora 102 do obnizenia lub podwyzszenia swego poziomu. Gdy prad plynacy przez tranzystor 102 wzrasta, prad przeplywajacy przez rezystor kolektorowy 108 powoduje wiekszy spadek napiecia na tym rezystorze, a zatem napiecie na kolektorze tranzystora 102 opada. Ta zmiana napiecia podawana Jest przez diode 112 na baze tranzystora 106, przy czym posiada ona polaryzacje zmniejszajaca przewodnosc tranzystora 106. W ten sposób rezystancja emitera tranzystora 102 rosnie, a jego prad kolektorowy maleje do zalozonego poziomu. Gdy prad tranzystora 102 maleje wystepuje efekt odwrotny, to jest dodatni sygnal przychodzacy jest podawany na baze tranzystora 106, zwiekszajac przewodnosc tego tranzystora, a tym samym wielkosc efektywnej rezystancji obciazenia tranzystora 102 maleje, powodujac powrót pradu przeplywajacego w tym tranzystorze do ustalonego poziomu. - Przy zalozeniu, ze prady 11, 12 i 13 sa dodatnie gdy plyna w kierunkach zgodnych ze strzalkami na fig. 1 równanie pradu dia wezla 124 mozna zapisac w nastepujacej postaci: h +l,«l3 a poniewaz prad 12 jest ustalony na okreslonym poziomie, zatem zmiany pradu 11 okreslaja zmiany 13. Kiedy prad II jest dodatni i wzrasta, prad 13 rosnie równiez. Takie bocznikujace dzialanie, powodujace ujemne sprzezenie zwrotne miedzy tranzystorami 102, 106, pozwala na uzyskanie korzystnej malej impedancji wejsciowej na wejsciowym zacisku 104, co umozliwia zakwalifikowanie ukladu przeksztalcania sygnalu wedlug . realizacji wynalazku z fig. 1 do grupy pradowych ukladów próbkujacych. - Prad wyjsciowy pobierany jest z równolegle wlaczonego tranzystora 120. Przy realizacji ukladu technika ukladów scalonych tranzystory 120 i 106 sa wykonane na tym samym wycinku elementu monolitycznego, a wiec sa sprzezone temperaturowo. Poniewaz ich bazy sa polaczone elektrycznie i termicznie, wiec gestosc pradu zlacza emiter-baza jest ta sama, jezeli rezystancje rezystorów 116 tranzystora 106 i 118 tranzystora 120 sa dobrane w stosunku odwrotnym do efektywnych powierzchni obszarów baza-emiter.Zatem, prad plynacy przez kolektor tranzystora 120 jest w fazie z pradem 13, a ich wartosci pozostaja w stoOinku zaleznym od stosunku obszarów baza-emiter. Dla przykladu, jezeli powierzchnia baza-emiter tranzystora 120 jest cztery razy wieksza niz temperatura 106, a gestosci pradu baza-emiter sa równe, prad wyjsciowy z koncówkami 122 bedzie cztery razy wiekszy od pradu kolektora w tranzystorze 106.'Podobnie, zmiany rezystorów 118 i 118 emitera moga wywolac zmiany stosunku wartosci obydwu pradów. W przykladzie wykonania pokazanym na fig. 2, rezystancje sa tak dobrane, aby wyrównac spadek napiecia baza-emiter na tranzystorach 106 i 120, jakkolwiek moze to nie byc potrzebne w innych zastosowaniach ukladu wedlug wynalazku. W niektórychprzypadkach rezystory emiterowe moga zostac pominiete.Prad wyjsciowy uzyskuje sie z pierwszego zacisku wyjsciowego 122, jednakze mozna równiez dolaczyc drugi wyjsciowy stopien 140 w celu ograniczenia napiecia kolektora tranzystora 120 do wartosci napiecia odniesienia. Korzystnym jest zastosowanie wyjsciowego ukladu 140 takiego, jak ograniczony linia przerywana na90 334 5 rysunku. Uklad taki poprawia pobór pradu przez tranzystory 106 i 120, bowiem uzyskuje sie takie same napiecia na kolektorach. Rezystancja 144 i dioda lawinowa 146 wlaczone od zacisku B* do ziemi zapewniaja odpowiednie napiecie odniesienia na bazie tranzystora 142, wobec czego napiecie emitera tranzystora 142 okreslone jest wartoscia napiecia odniesienia zmniejszona o spadek napiecia baza-emiter w kierunku przewodzenia na zlaczu baza-emiter tranzystora 142. Powoduje to równiez ustalenie napiecia kolektora tranzystora 120. Prad kolektora plynacy przez tranzystor 142 podawany jest na zacisk 145 w celu dostarczenia pradu wyjsciowego. Napiecie odniesienia podawane na baze tranzystora 142 mozna uzyskac równiez innymi sposobami, jednakze wykonanie jak na rysunku nalezy do najbardziej przejrzystych.Petla ujemnego sprzezenia zwrotnego, przez zacisk kolektorowy tranzstora 102 do zacisku bazy tranzystora 120, moze zawierac elementy sprzegajace dla sygnalu i przeksztalcajace napiecie stale, inne niz pokazana dioda lawinowa 112. Dla przykladu, w celu otrzymania zadanego sprzezenia dla sygnalu oraz przeksztalcenia napiecia stalego i kompensacji temperaturowej mozna wykorzystac diody, tranzystory i kondensatory. » Istotna cecha wynalazku jest zasilanie wejsciowej koncówki 104 stalym napieciem o zadanym poziomie w celu napieciowego dopasowania niniejszego ukladu do stopnia poprzedniego. Realizuje sie to przez dobór napiecia polaryzacji wstepnej na zacisku 110 w stosunku do zadanego poziomu napiecia na zacisku 104. Zacisk ten polaczony jest ze zródlem napiecie odniesienia przez tranzystor 102, a napiecie na zacisku 104 jest mniejsze od napiecia na zacisku 110 o spadek napiecia na zlaczu baza-emiter w kierunku przewodzenia tranzystora 102.Napiecie na koncówce 104 moze zostac wykorzystane do polaryzacji stopnia poprzedzajacego.Uklad próbkowania pradu przedstawiony na fig. 1 wykorzystuje sie równiez dla uzyskania korzystnej impedancji ujemnej, na przyklad w ukladzie zwiekszania dobroci. Zacisk wejsciowy 104 polaczony jest szeregowo z rezystorem, który wlaczony jest równolegle do obwodu rezonansowego. Prad plynacy przez rezystancje jest w fazie z napieciem na reaktancjach elementów ukladu rezonansowego i przenosi sygnal wyjsciowy do próbkujacego tranzystora 102. W wyniku tego prad wyjsciowy na koncówkach 122 lub 145 ukladów wyjsciowych 120 lub 140 przeplywa odpowiednio w kierunku odwrotnym do pradu w ukladzie rezonansowym za posrednictwem elementów odwracania pradów. Wartosc tego odwróconego pradu dobrana jest tak, aby skompensowac straty rezystywne w obwodzie rezonansowym, tym samym podwyzszajac dobroc ukladu. < Uklad wedlug wynalazku moze byc równiez stosowany jako wzmacniacz i/lub uklad matrycowy.Wykonanie takie uwidoczniono na fig. 2. Dodano tu wejsciowe rezystancje 228 i 229 oraz zaciski wejsciowe 226 i 227, które przekazuja sygnaly wejsciowe do ukladu. Na zacisk 110 bazy tranzystora 102 podawany jest napieciowy sygnal odniesienia. Rezystor kolektorowy 230 tranzystora 120 reaguje na zmiany pradu kolektora w celu doprowadzenia napiecia wyjsciowego, które pobierane jest z zacisku 122. Dzialanie ukladu z uwzglednieniem zasilania wejsciowego zacisków 104 i 226, 227 jest w istocie takie samo. jak ukladu z fig. 1.Wejsciowy prad 11 stanowi sume pradów doprowadzonych do wejsciowych zacisków 226, 227 i 104. • Nalezy podkreslic, ze w ukladzie wykorzystuje sie jeden zacisk wejsciowy, z odpowiednia rezystancja, lub kilka.Wartosci impedancji wejsciowej moga byc zmieniane dla uzyskania róznych efektów matrycowych. Poza tym, wejscia pradowe mozna laczyc jednoczesnie do koncówki wejsciowej 104, co symbolizuje prad 14. Niska wewnetrzna impedancja wejsciowa ukladu umozliwia rozwiazanie róznych wejsc w ukladzie matrycowym, minimalizujac jednoczesnie skutki wzajemnego oddzialywania. » W ukladzie przedstawionym na fig. 2 napiecie podawane na baze tranzystora 102 moze obejmowac dodatkowo sygnal napieciowy do polaryzacji wstepnej tranzystora 102. Kiedy sygnal napieciowy pojawia sie na bazie tranzystora 102, wchodzi on w sklad uprzednio wspomnianego napiecia wejsciowego. Napiecie baza-emiter . tranzystora zmienia sie zazwyczaj nieliniowo ze zmianami pradu kolektora. A zatem sygnal przykladany na zacisk bazy pojawi sie na emiterze w stanie znieksztalconym.Dzieki utrzymaniu pradu kolektora tranzystora 102 na stalym poziomie napiecie baza-emiter w kierunku przewodzenia jest stale. Wówczas napiecie na emiterze tranzystora 102 w wyniku przylozenia sygnalu odniesienia na zacisk 110 jest znieksztalcone. Jezeli napiecie odniesienia na zacisku 110 rosnie, co prowadzi do wzrostu pradu przeplywajacego przez kolektor tranzystora 102, wzrost spadku napiecia na rezystorze 108 kolektora spowoduje spadek napiecia na bazach tranzystorów 106 i 120 za posrednictwem elementu 112.Zmniejszenie sygnalu na bazach zredukuje prady kolektorowe plynace w tranzystorach 106 i 120, utrzymujac staly prad kolektorowy tranzystora 102. Zmniejszenie pradu kolektora powoduje zmniejszenie napiecia na rezystorze 230 kolektorowym tranzystora 120, a tym samym wytwarza na zacisku 122 napiecie wyjsciowe bedace w fazie z napieciem odniesienia na zacisku 110.Zauwazyc nalezy, ze poniewaz napiecie wejsciowe na zacisku 226 lub 227 wzrasta w kierunku dodatnim, odwrócenie fazy w stosunku do napiecia wejsciowego na zacisku 122 ma miejsce wówczas, gdy dostarczany jest prad wejsciowy 14.6 90 334 Zaleznosci sygnalu napieciowego wedlug fig. 2, dla przypadku R116 =Rnj =0 zilustrowac mozna w postaci nastepujacej równosci: V - VS V' V , n A"Q Vi22~ ~~ ~ ~ U K230 ^228 11^219 ^228 ^229 ^10$ gdzie Ai2o/A106 Jest stosunkiem powierzchni zlacz baza-emiter tranzystorów 120 i 106, przy czym gestosc pradów w tych zlaczach sa równe oraz Vs jest napieciem na zacisku 110, Vi - na 226, V2 - na 227, mianownik skladnika z Vs jest rezystancja z równoleglego polaczenia rezystorów 226 i 229. < Jakkolwiek przedstawione wykonanie wynalazku stanowi wycinek monolitycznego ukladu scalonego, - uklad mozna wykonac równiez z zastosowaniem elementów dyskretnych. Poza tym wystepowac moze zamiana elementów wejsciowych i wyjsciowych, przy czym zastosowanie rezystancji, jak na rysunku jest bardziej przejrzyste. Wyjsciowy uklad 140 na fig. 1 wykorzystac mozna takze w ukladzie wedlug fig. 2.* Na fig. 3 przedstawiony jest wzmacniacz róznicowy, w którym sygnaly z wyjscia przeciwsobnego sa zalezne liniowo od jednego lub wiekszej ilosci sygnalów wejsciowych; Przedstawiony wzmacniacz róznicowy jest przystosowany do wykonania zwlaszcza jako wycinek 300 ukladu scalonego oznaczony linia przerywana. < Wejsciowe koncówki T1 iT2 znajduja sie na wycinku 300 i sa przystosowane do dolaczenia przeciwsobnych zródel sygnalu. Wyjsciowe koncówki T3 i T4 znajduja sie równiez na wycinku 300 i sa przystosowane do odprowadzania wzmocnionych liniowo przeciwsobnych sygnalów wejsciowych do odpowiednich ukladów Wykorzystujacych (nie pokazanych). Poza tym, na wycinku 300 znajduja sie glówne koncówki T5 i T6 zasilania przystosowane do przylaczania na przyklad potencjalu +10V i potencjalu odniesienia (ziemia); Kazda z polówek ukladu wzmacniacza róznicowego zawiera tranzystory wejsciowe 102, 303 bocznikujace tranzystory regulujace 106, 307, oraz tranzystory wyjsciowe 120, 321. W tranzystorach 102,106 i 120 sygnaly wejsciowe i napiecia wstepnej polaryzacji sa podawane przez koncówke T1 na baze tranzystora wejsciowego.Stale napiecie zasilania B* podawane jest przez koncówke T5 i rezystor 108 do kolektora tranzystora 102.Emiter tranzystora 102 jest bezposrednio polaczony zemiterowym obciazeniem zawierajacym równolegle polaczenie glównych przewodnosci (kolektor-emiter) obwodu tranzystora regulacyjnego 106 i rezystora 328, który jest dolaczony do ziemi przez obwód kolektor-emiter i tranzystor regulacyjny 307. < Emiter tranzystora regulacyjnego 106 polaczony jest bezposrednio do ziemi. Jezeli jest to potrzebne, mozna zastosowac rezystor emiterowy ujemnego sprzezenia zwrotnego (nie pokazany na fig. 3. Petla bezposredniego ujemnego sprzezenia zwrotnego przeprowadzona jest z kolektora tranzystora 102 na baze tranzystora regulacyjnego 106 przez elementy ukladu przeksztalcajacego napiecie stale, w sklad którego wchodzi wtórnik na tranzystorze 332, dioda 112 lawinowa i rezystor 114. Rezystor 114 wlaczony jest miedzy baza tranzystora regulacyjnego 106 i ziemia. Kolektor tranzystora 332 dolaczony jest do koncówki T5 zródla B* zasilajacego. Baza tranzystora 332 polaczona jest z kolektorem tranzystora 102, a emiter tranzystora 332 jest dolaczony przez diode 112 lawinowa do bazy tranzystora regulacyjnego 106. * Sygnaly wyjsciowe powstaja na rezystorze 230 obciazajacym wyjscie wlaczonym pomiedzy zacisk T5 zródla zasilania i kolektor wyjsciowego tranzystora 120. Uklad wyjsciowy baza-emiter wyjsciowego tranzystora 120 polaczony jest równolegle z ukladem baza-emiter tranzystora regulacyjnego 106 i jest podobny do ukladu wejsciowego tego tranzystora 106. Oznacza to, ze jezeli rezystor emiterowego ujemnego sprzezenia zwrotnego Jest wlaczony w uklad tranzystora 106, to uklad tranzystora 120 takze zawiera rezystor emiterowego ujemnego sprzezenia zwrotnego, o wartosci proporcjonalnej do wartosci rezystora emiterowego tranzystora 106.Tranzystory 106 i 120 wykonane sa tak, zeby zapewnic równe gestosci pradów wyjsciowych przy równych gestosciach pradów sygnalów wejsciowych. Przy wykonywaniu ukladu wedlug wynalazku technika ukladów scalonych tranzystory 106 i 120 znajduja sie w bliskiej odleglosci od siebie w wycinku ukladu scalonego.Gestosci pradu wyjsciowego w tranzystorach 106 i 120 dla danego sygnalu wejsciowego powstaja wówczas w takim stosunku, jak stosunek odpowiadajacych im powierzchni zlacz baza-emiter tranzystora 106 i 120. Przy równosci powierzchni prady w tranzystorach 106 i 120 beda jednakowe. < Druga polowa wzmacniacza róznicowego jest dokladnie identyczna z pierwsza, opisana poprzednio. * Rezystor 309 sprzezenia zwrotnego wlaczony jest miedzy koncówka T5 zródla B*" zasilania i kolektorem tranzystora 303. Wtórnik emiterowy na tranzystorze 333 wlaczony jest miedzy kolektorem tranzystora 303 i baza tranzystora regulacyjnego 307 razem z dioda lawinowa 313 i rezystorem 315. Baza wyjsciowego tranzystora 321 polaczona jest bezposrednio z baza regulacyjnego tranzystora 307. Wyjsciowy rezystor obciazajacy 331 wlaczony jest w obwód kolektora tranzystora 321. ¦ Napiecie polaryzacyjne i sygnal wejsciowy przesuniety w fazie o 180° wzgledem sygnalu na zacisku T1 sa doprowadzane do bazy tranzystora 303 przez zacisk T2. Tranzystory 321 i 307 polaczone sa tak jak tranzystory90 334 1 120 i 106. Emiter tranzystora 303 polaczony jest bezposrednio z rezystorem 328 dolaczonym do emitera tranzystora 102. < Napiecie polaryzacji wstepnej moze byc doprowadzone do koncówek T1 i T2 na przyklad z poprzedzajacego wzmacniacza; lub z oddzielnego zródla napiecia polaryzacji wstepnej, a jego wartosc korzystnie wynosi dla przedstawionego na rysunku ukladu +5V.Omówiony powyzej wzmacniacz róznicowy dziala w sposób nastepujacy. Gdy sygnalu nie ma, do baz wejsciowych tranzystorów 102 i 303 doprowadzone sa równe napiecia polaryzacji wstepnej. Przez tranzystory 102 i 303 plyna zasadniczo stale prady kolektorowe okreslone parametrami ukladu. Równe prady kolektorowe plyna równiez w obwodzie kolektorowo-emiterowym wspóldzialajacych tranzystorów regulacyjnych 106 i 307 tak, ze pomiedzy dwiema polówkami wzmacniacza przez rezystor 328 przeplywa zasadniczo staly prad. < Przeciwsobne sygnaly wejsciowe, które maja byc wzmacniane, podawane sa na zaciski T1 i T2, Rozwazajac polowe wzmacniacza, obejmujaca tranzystory 102, 106, 120 i 332, dodatnie i ujemne sygnaly wejsciowe wywoluja wzrost i spadek przewodnosci wejsciowego tranzystora 102. Zmiany pradu kolektora tranzystora 102 powoduja spadek napiecia na elemencie sprzezenia zwrotnego, rezystorze 108, a odpowiedni spadek i wzrost napiecia kolektora tranzystora 102 wystapi na bazie wtórnika emiterowego na tranzystorze 332. Przeksztalcenie napiecia do poziomu nizszego realizowane jest za pomoca zlacza emiter-baza tranzystora 332 (na przyklad spadek 0,7V) i diody 112 lawinowej (na przyklad spadek 5,6V).Obwód sprzezenia bezposredniego wywoluje wzrost lub spadek przewodnosci tranzystora regulacyjnego 106, a prad w rezystorze 328 zmienia sie w kierunku przeciwnym. Calkowity prad zasilania doplywajacy do wejscia tranzystora 102 utrzymywany jest wiec jako staly. Poza tym zmiana napiecia emitera tranzystora 102 powoduje zmiany napiecia na bazie tego tranzystora. Uklad wejsciowy wejsciowego tranzystora 120 polaczony jest równolegle z tranzystorem 106 tak, ze zmiany pradu kolektora tranzystora 106 sa odzwierciedlone bezposrednio w pradzie kolektora tranzystora 120. Zmiany napiecia wyjsciowego, które sa liniowo zalezne od zmiany napiecia wejsciowego zasilajacego koncówke T1 wytwarzane sa na wyjsciowym rezystorze obciazajacym 230. t Jednoczesnie, czesc zmian napiecia wejsciowego, które pojawiaja sie na emiterze wejsciowego tranzystora 102, jest równiez dostarczana do emitera wejsciowego tranzystora 303. Prad kolektora tranzystora 303 wykazuje zatem tendencje zmiany w kierunku przeciwnym do pradu kolektora tranzystora 102. Obwód sprzezenia bezposredniego zawierajacy rezystor 309, tranzystor 333, diode lawinowa 313 i rezystor 315 przeznaczony jest do wywolywania takich zmian pradu kolektora tranzystora regulacyjnego 307, zeby utrzymac prad kolektora wejsciowego tranzystora 303 na stalym poziomie. Na rezystorze obciazajacym 331 wytwarzane sa zmiany napiecia wyjsciowego o odwrotnej fazie do zmian na rezystorze 330, bowiem prad kolektora tranzystora wyjsciowego 321 powtarza zmiany pradu kolektora tranzystora regulacyjnego 307. .W opisanym wyzej dzialaniu ukladu, prad rezystora 328 jest proporcjonalny do róznicy napiecia miedzy bazami wejsciowych tranzystorów 102 i 303. Wywolane sygnalem zmiany pradów tranzystorów 106 i 307 sa równe i przeciwne w fazie wzgledem siebie, podczas gdy odpowiednie zmiany pradów tranzystorów 120 i 321 sa równe i o kierunkach przeciwnych wzgledem siebie i do zmiany pradów w tranzystorze 106 i 307. Zatem tam, gdzie dwie polowy wzmacniacza róznicowego sa takie same, a tranzystory 102, 303, 106, 307, 120, 321 sa jednakowe, co latwe jest do wykonania technika ukladów scalonych, sygnaly wyjsciowe dostarczone do koncówki T1 sa liniowo wzmocnione i podawane na zaciski wyjsciowe T3 i T4 w przeciwnych fazach. ¦ Podobnie, sygnaly wejsciowe podawane na zacisk T2 odtwarzane sa na koncówkach T3 iT4 jako wzmocnione sygnaly przeciwsobne. Sygnaly wyjsciowe pojawiajace sie na koncówce T3 sa w fazie z sygnalami wejsciowymi doprowadzanymi do koncówki T1 oraz sa przesuniete w fazie o 180° w stosunku do sygnalu wejsciowego na koncówce T2. Sygnaly wyjsciowe pojawiajace sie na koncówce T4 sa w fazie z sygnalem na koncówce T2 oraz przesuniete w fazie 180° wzgledem sygnalu wejsciowego na koncówce T1. Przy praktycznym wykorzystywaniu wynalazku mozliwa jest eliminacja jednej lub drugiej koncówki wejsciowej i/lub jednej tub drugiej koncówki wyjsciowej, Pbza tym, gdy potrzebne jest tylko jedno wyjscie, wówczas jeden tranzystor wyjsciowy i rezystor obciazenia wyjscia moga zostac wyeliminowane, na przyklad tranzystor 321 i rezystor 331.W niektórych zastosowaniach moze byc potrzebne zastapienie rezystorów obciazenia przez dalsze tranzystory dolaczone w ukladzie kaskadowym do tranzystorów wyjsciowych. < Opisany wyzej wzmacniacz róznicowy ma wzmocnienie napieciowe okreslone stosunkiem rezystancji rezystora obciazenia wyjsciowego (na przyklad rezystor 230) i rezystancji rezystora 328. Poniewaz w ukladach scalonych stosunek rezystancji mozna dobrac z duza dokladnoscia (na przyklad ±1%), wzmocnienie wzmacniacza latwo jest regulowac przy zachowaniu pelnej stabilnosci. Powyzej opisany uklad pozwala równiez na pelne liniowe odtwarzanie sygnalów wejsciowych w calym zakresie od punktu nasycenia do punktu odciecia regulacyjnych tranzystorów 106 i 307. j8 90 334 Uklady sprzezenia zwrotnego wspólpracujace z tranzystorami 102 i 303 utrzymuja staly prad kolektora tych tranzystorów. Jest to przyczyna braku zmian napiecia baza-emiter tranzystorów 102 i 303, Poniewaz napiecia emiterów tranzystorów 102 i 303 powtarzaja odpowiednio napiecia ich baz bez modulacji napiecia VB£ przy zmianach sygnalu, napiecie na rezystorze 328 takze powtarza sygnal bez zmian VgE- Zmiany pradu w rezystorze 328, które wynikaja ze zmian sygnalu wejsciowego, sa odzwierciedlone w jednakowych zmianach pradu w tranzystorach regulujacych 106 i 307, przy czym prady tranzystorów 106 i 307 zmieniaja sie przeciwnie do podawanego sygnalu wejsciowego. Prady wyjsciowe wytwarzane przez tranzystory 120 i 321 sa proporcjonalne, lub jak w wyzej omówionym przypadku, równe pradowi w tranzystorach 106 i 307. Rezystory obciazajace 230 i 331 sa równiez elementami liniowymi zatem zmiany napiecia wyjsciowego na tych rezystorach sa liniowo uzaleznione od zmian napiecia wejsciowego. ' Tranzystory 106, 307, 120 i 321 moga byc sterowane od punktu nasycenia do punktu odciecia bez wprowadzania znieksztalcen nieliniowych. Poza tym, napiecia wyjsciowe na koncówkach T3 i T4 moga zmieniac sie od B* (+10V w przedstawionym przykladzie) do napiecia nasycenia tranzystorów 120, 321 (to jest okolo 0,1 V) lub w zakresie równym pelnemu napieciu zasilania wystepujacemu we wzmacniaczu* Nalezaloby zauwazyc, ze poniewaz wartosci pradów kolektora tranzystorów wejsciowych 102 i 303 sa stale, impedancja wejsciowa wzmacniacza na koncówkach T1 i T3 jest odpowiednio duza* Przykladowa realizacja ukladu wedlug wynalazku przedstawiona na fig. 4 ujemnego sprzezenia zwrotnego 116, 118, 417,419 polaczone odpowiednio z kazdym z tranzystorów 106,120, 307, 321. Rezystory 434 i 435 zalaczajace napiecie polaryzacji wstepnej wspólpracuja z wejsciowymi tranzystorami 102 i 303. Napiecie polaryzacji wstepnej moze byc pobierane z elementów znajdujacych sie poza wycinkiem 400 ukladu scalonego, poprzez koncówki T7 i T8. Odpowiednie napiecie polaryzacji o wielkosci +5V (polowa napiecia B* ) uzyskuje sie z ukladu zasilania. Sygnaly wejsciowe podawane sa przez kondensatory 436 i 437 i koncówki T1 i T2 odpowiednio do baz tranzystorów 102 i 303.Emitery tranzystorów wejsciowych 102 i 303 sa polaczone ze soba bezposrednio. Podczas gdy dopuszczalny zakres sygnalu napiecia wejsciowego przy liniowej pracy tego ukladu jest nizszy niz kiedy miedzy emitery tranzystorów wejsciowych jest wlaczony rezystor, dostepne wzmocnienie napieciowe jest wyzsze w ukladzie z fig. 4.< W przedstawionym wykonaniu wzmocnienie napieciowe sygnalu jest równe stosunkowi rezystancji jednego z rezystorów obciazenia 424 lub 425 do podwojonej impedancji widzianej od strony polaczenia emitera tranzystora 102 i kolektora tranzystora 106 lub 303 i 307 o tej samej wielkosci. Uklad wykonany wedlug fig. 4 do 50, pozwala uzyskac wzmocnienie napieciowe 300 przy maksymalnym napieciu miedzyszczytowym sygnalu wejsciowego o wartosci 50 mV. < W omówionych ukladach mozna wprowadzic szereg modyfikacji. Na przyklad jako obwód sprzezenia zwrotnego moga zostac wykorzystane uklady przeksztalcania napiecia stalego lub blokujace. Jezeli jest to potrzebne mozna pominac tranzystory 332 i 433. Ponadto mozna uzyskac dodatkowe wzmocnienie przy umieszczeniu w ukladach wyjsciowych dodatkowych tranzystorów, których elektrody dolaczone sa do odpowiednich elektrod tranzystorów 120 i 321, to znaczy mozna wprowadzic równolegle tranzystory wyjsciowe. « PL