RU2101851C1 - Differential amplifier - Google Patents

Differential amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2101851C1
RU2101851C1 RU96106801/09A RU96106801A RU2101851C1 RU 2101851 C1 RU2101851 C1 RU 2101851C1 RU 96106801/09 A RU96106801/09 A RU 96106801/09A RU 96106801 A RU96106801 A RU 96106801A RU 2101851 C1 RU2101851 C1 RU 2101851C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistors
differential amplifier
transistor
emitter
current
Prior art date
Application number
RU96106801/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96106801A (en
Inventor
Вадим Георгиевич Прокопенко
Original Assignee
Вадим Георгиевич Прокопенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вадим Георгиевич Прокопенко filed Critical Вадим Георгиевич Прокопенко
Priority to RU96106801/09A priority Critical patent/RU2101851C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2101851C1 publication Critical patent/RU2101851C1/en
Publication of RU96106801A publication Critical patent/RU96106801A/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, applicable in radio electronic device of various purpose, in particular, in amplifying devices, pulsers, self-excited oscillators. SUBSTANCE: differential amplifier uses transistors 1,2,3,4, current generator 5. Transistors 3,4 are double-emitter ones and current generators 6,7,8 are introduced. By varying the currents of the current generators it becomes possible to obtain both a wall-defined transmission characteristic with a controllable mutual conductance and a characteristic with a controllable hysteresis. EFFECT: expanded functional abilities of differential amplifier due to electronic control of the nonlinearity mode of its transmission characteristic. 3 wdg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоэлектронных устройствах различного назначения, в частности, в усилительных устройствах, импульсных устройствах, автогенераторах. The invention relates to radio engineering and can be used in electronic devices for various purposes, in particular, in amplifying devices, pulse devices, oscillators.

Известен дифференциальный усилитель (Международный патент N 83/03612, кл. H 03 F 1/32, 3/45), содержащий первый и второй транзисторы, базы которых являются соответствующими входами, а коллекторы выходами усилителя, эмиттеры соединены посредственно с коллекторами соответственно третьего и четвертого транзисторов и через повторители напряжения с базами соответственно четвертого и третьего транзисторов, между эмиттерами третьего и четвертого транзисторов включен резистор. Known differential amplifier (International patent N 83/03612, CL H 03 F 1/32, 3/45), containing the first and second transistors, the bases of which are the corresponding inputs, and the collector outputs of the amplifier, the emitters are connected directly to the collectors of the third and fourth transistors and through voltage repeaters with bases of the fourth and third transistors, respectively, between the emitters of the third and fourth transistors, a resistor is included.

Недостатком этого дифференциального усилителя является невозможность электронного регулирования крутизны передаточной характеристики. The disadvantage of this differential amplifier is the inability to electronically control the steepness of the transfer characteristic.

Также известен дифференциальный усилитель по Заявке Японии N 61-47007, кл. H 03 F 3/50, 3/343, содержащий первый и второй транзисторы, базы и коллекторы которых являются соответствующими входами и выходами дифференциального усилителя, эмиттеры соединены соответственно с коллекторами третьего и четвертого транзисторов, эмиттеры которых соединены выходом генератора тока, база третьего транзистора соединена с эмиттером второго транзистора, база четвертого транзистора соединена с эмиттером первого транзистора. Also known differential amplifier according to the Application of Japan N 61-47007, CL. H 03 F 3/50, 3/343, containing the first and second transistors, the bases and collectors of which are the corresponding inputs and outputs of the differential amplifier, the emitters are connected respectively to the collectors of the third and fourth transistors, the emitters of which are connected by the output of the current generator, the base of the third transistor is connected with the emitter of the second transistor, the base of the fourth transistor is connected to the emitter of the first transistor.

Недостатком данного усилителя является сильное изменение его динамического диапазона при электронном регулировании крутизны передаточной характеристики, а также невозможность управления видом нелинейности передаточной характеристики. The disadvantage of this amplifier is a strong change in its dynamic range with electronic control of the steepness of the transfer characteristic, as well as the inability to control the type of non-linearity of the transfer characteristic.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является дифференциальный усилитель (Заявка Японии N 4-14802, кл. H 03 F 3/45, H 03 K 19/086), содержащий первый и второй транзисторы, базы которых являются соответствующими входами дифференциального усилителя, эмиттер первого транзистора соединен с коллекторами третьего транзистора и базой четвертого транзистора, эмиттер второго соединен с коллектором четвертого транзистора и базой третьего транзистора, эмиттеры третьего и четвертого транзисторов с выходом первого генератора тока. The closest in technical essence to the claimed object is a differential amplifier (Japanese Application N 4-14802, CL H 03 F 3/45, H 03 K 19/086), containing the first and second transistors, the bases of which are the corresponding inputs of the differential amplifier, the emitter of the first transistor is connected to the collectors of the third transistor and the base of the fourth transistor, the emitter of the second is connected to the collector of the fourth transistor and the base of the third transistor, the emitters of the third and fourth transistors with the output of the first current generator.

Недостатком этого дифференциального усилителя являются невозможность электронного управления видом нелинейности его передаточной характеристики, что ограничивает его функциональные возможности. The disadvantage of this differential amplifier is the inability to electronically control the type of nonlinearity of its transfer characteristic, which limits its functionality.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей дифференциального усилителя за счет обеспечения возможности электронного управления видом нелинейности его передаточной характеристики. The purpose of the invention is the expansion of the functionality of a differential amplifier by providing electronic control of the type of nonlinearity of its transfer characteristic.

Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальном усилителе, содержащем первый и второй транзисторы, базы которых являются соответствующими входами дифференциального усилителя, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором третьего транзистора и базой четвертого транзистора, эмиттер второго транзистора соединен с коллектором четвертого транзистора и базой третьего транзистора, эмиттеры третьего и четвертого транзисторов соединены с выходом первого генератора тока, третий и четвертый транзисторы выполнены двухэмиттерными, причем вторые эмиттеры этих транзисторов соединены с выходом введенного второго генератора тока, коллекторы третьего и четвертого транзисторов соединены с выходами введенных соответствующих третьего и четвертого генераторов тока, коллекторы первого и второго транзисторов являются соответствующими выходами дифференциального усилителя. The goal is achieved in that in a differential amplifier containing the first and second transistors, the bases of which are the corresponding inputs of the differential amplifier, the emitter of the first transistor is connected to the collector of the third transistor and the base of the fourth transistor, the emitter of the second transistor is connected to the collector of the fourth transistor and the base of the third transistor, emitters of the third and fourth transistors are connected to the output of the first current generator, the third and fourth transistors are made two emitte GOVERNMENTAL, wherein the second emitters of these transistors are connected to the generator output inputted second current collectors of the third and fourth transistors are connected to the outputs of the respective input of the third and fourth current generators, collectors of the first and second transistors are the respective outputs of the differential amplifier.

Заявляемый дифференциальный усилитель поясняется фиг. 1, на которой приведена его электрическая принципиальная схема, на фиг. 2 показано распределение токов в усилителе при его работе, на фиг. 4 изображена передаточная характеристика дифференциального усилителя. The inventive differential amplifier is illustrated in FIG. 1, which shows its electrical circuit diagram, in FIG. 2 shows the distribution of currents in an amplifier during its operation; FIG. 4 shows the transfer characteristic of a differential amplifier.

Дифференциальный усилитель содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4 транзисторы, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 генераторы тока. The differential amplifier contains the first 1, second 2, third 3, fourth 4 transistors, the first 5, second 6, third 7 and fourth 8 current generators.

Работу дифференциального усилителя рассмотрим при следующих допущениях: все транзисторы идентичны (за исключением неодинаковости площадей первых и вторых эмиттеров транзисторов 3 и 4), токи базы транзисторов пренебрежимо малы по сравнению с их коллекторными токами, транзисторы работают на частотах, много меньших граничной частоты их коэффициента передачи по току в схеме с общей базой. We consider the operation of a differential amplifier under the following assumptions: all transistors are identical (except for the areas of the first and second emitters of transistors 3 and 4 being different), the base currents of transistors are negligible compared to their collector currents, transistors operate at frequencies much lower than the cutoff frequency of their transfer coefficient current in the circuit with a common base.

Первоначально подаются напряжения питания, напряжение смещения на входы усилителя и токи генераторов тока такой величины, чтобы вывести все транзисторы в активный режим. При этом эмиттерные токи транзисторов 1 и 2 устанавливаются равными I02-I01, где I02 ток генераторов 5 и 6, I01 ток генераторов тока 7 и 8, а значения эмиттерных токов транзисторов 3 и 4 определяются следующими выражениями:

Figure 00000002

где I031, I032, I041, I042 токи покоя, протекающие в соответствующих эмиттерах транзисторов 3 и 4, Sэ31, Sэ32, Sэ41, Sэ42 площади соответствующих эмиттерных р-н-переходов транзисторов 3 и 4.Initially, supply voltages, bias voltage are supplied to the amplifier inputs and currents of current generators of such a magnitude as to bring all transistors into active mode. In this case, the emitter currents of transistors 1 and 2 are set equal to I 02 -I 01 , where I 02 the current of generators 5 and 6, I 01 the current of current generators 7 and 8, and the values of the emitter currents of transistors 3 and 4 are determined by the following expressions:
Figure 00000002

where I 031 , I 032 , I 041 , I 042 quiescent currents flowing in the respective emitters of transistors 3 and 4, S e31 , S e32 , S e41 , S e42 are the areas of the corresponding emitter rn junctions of transistors 3 and 4.

Ограничимся рассмотрением симметричной структуры усилителя, когда Sэ31 Sэ42 S1, Sэ32 Sэ41 S2. При этом

Figure 00000003

При подаче на входы усилителя дифференциального входного напряжения Uвх в цепях транзисторов 1 и 2 протекает дифференциальный выходной ток iвых, равный сумме токов i1 и i2, протекающих в цепях соответственно первых и вторых эмиттеров транзисторов 3 и 4:
iвых i1+i2 (3)
Входное напряжение равно:
Uвх Uбэ1 + Uбэ41 Uбэ31 Uбэ2 Uбэ1 + Uбэ42 Uбэ32 Uбэ2, (4)
где Uбэ1, Uбэ2 базо-эмиттерные напряжения транзисторов 1 и 2, соответственно;
Uбэ31, Uбэ32, Uбэ41, Uбэ42 базо-эмиттерные напряжения в цепях соответственно первых и вторых эмиттеров транзисторов 3 и 4.We restrict ourselves to considering the symmetric structure of the amplifier when S e31 S e42 S 1 , S e32 S e41 S 2 . Wherein
Figure 00000003

When applying to the inputs of the amplifier a differential input voltage U I in the circuits of transistors 1 and 2, a differential output current i o flows equal to the sum of the currents i 1 and i 2 flowing in the circuits of the first and second emitters of transistors 3 and 4, respectively:
i out i 1 + i 2 (3)
Input voltage is:
U I U U BE1 + U BE41 U BE31 U BE2 U BE1 + U BE42 U BE32 U BE2 , (4)
where U be1 , U be2 are the base-emitter voltages of transistors 1 and 2, respectively;
U BE31 , U BE32 , U BE41 , U BE42 are the base-emitter voltages in the circuits of the first and second emitters of transistors 3 and 4, respectively.

Представляя значения базо-эмиттерных напряжений с помощью уравнения Эберса-Молла с точностью до величины обратного тока р-н-перехода, преобразуем (4) к следующему виду:

Figure 00000004

Из (5) видно, что
Figure 00000005

Совместное решение уравнений (6) и (3) с учетом (2) позволяет выразить i1 и i2 через iвых:
Figure 00000006

Подставив (7) в (5), после преобразования получим следующее уравнение передаточной характеристики дифференциального усилителя:
Figure 00000007

Электронное управление видом нелинейности передаточной характеристики осуществляется путем изменения соотношения токов I01 и I02 - фиг. 3. Анализ уравнения (8) показывает, что при
Figure 00000008
передаточная характеристика дифференциального усилителя является однозначной, если же
Figure 00000009
то она имеет гистерезис. В первом случае изменением отношения
Figure 00000010
можно регулировать крутизну передаточной характеристики, во втором величину гистерезиса.Representing the values of the base-emitter voltages using the Ebers-Moll equation up to the value of the reverse current of the rn junction, we transform (4) to the following form:
Figure 00000004

From (5) it can be seen that
Figure 00000005

The joint solution of equations (6) and (3) with allowance for (2) allows us to express i 1 and i 2 in terms of i out :
Figure 00000006

Substituting (7) into (5), after conversion, we obtain the following equation of the transfer characteristic of the differential amplifier:
Figure 00000007

Electronic control of the type of non-linearity of the transfer characteristic is carried out by changing the ratio of currents I 01 and I 02 - FIG. 3. An analysis of equation (8) shows that for
Figure 00000008
the transfer characteristic of the differential amplifier is unambiguous, if
Figure 00000009
then it has hysteresis. In the first case, a change in attitude
Figure 00000010
you can adjust the slope of the transfer characteristic, in the second value of the hysteresis.

Таким образом, предлагаемый дифференциальный усилитель выгодно отличается от прототипа и аналогов тем, что в нем возможна электронная перестройка вида нелинейности передаточной характеристики в пределах от однозначной характеристики с регулируемой крутизной до характеристики с регулируемым гистерезисом. Thus, the proposed differential amplifier compares favorably with the prototype and analogues in that it is possible to electronically modify the form of non-linearity of the transfer characteristic in the range from a single-valued characteristic with adjustable slope to a characteristic with adjustable hysteresis.

Claims (1)

Дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй транзисторы, базы которых являются соответствующими входами дифференциального усилителя, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором третьего транзистора и базой четвертого транзистора, эмиттер второго транзистора соединен с коллектором четвертого транзистора и базой третьего транзистора, эмиттеры третьего и четвертого транзисторов соединены с выходом первого генератора тока, отличающийся тем, что третий и четвертый транзисторы выполнены двухэмиттерными, причем вторые эмиттеры этих транзисторов соединены с выходом введенного второго генератора тока, коллекторы третьего и четвертого транзисторов соединены с выходами введенных соответствующих третьего и четвертого генераторов тока, коллекторы первого и второго транзисторов являются соответствующими выходами дифференциального усилителя. A differential amplifier containing the first and second transistors, the bases of which are the corresponding inputs of the differential amplifier, the emitter of the first transistor is connected to the collector of the third transistor and the base of the fourth transistor, the emitter of the second transistor is connected to the collector of the fourth transistor and the base of the third transistor, emitters of the third and fourth transistors are connected to the output of the first current generator, characterized in that the third and fourth transistors are made of two-emitter, and the second the emitters of these transistors are connected to the generator output inputted second current collectors of the third and fourth transistors are connected to the outputs of the respective input of the third and fourth current generators, collectors of the first and second transistors are the respective outputs of the differential amplifier.
RU96106801/09A 1996-04-04 1996-04-04 Differential amplifier RU2101851C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96106801/09A RU2101851C1 (en) 1996-04-04 1996-04-04 Differential amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96106801/09A RU2101851C1 (en) 1996-04-04 1996-04-04 Differential amplifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2101851C1 true RU2101851C1 (en) 1998-01-10
RU96106801A RU96106801A (en) 1998-07-10

Family

ID=20179067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96106801/09A RU2101851C1 (en) 1996-04-04 1996-04-04 Differential amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2101851C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6861890B2 (en) Squaring cells and multipliers using summed exponentials
US7514980B2 (en) Exponential function generator and variable gain amplifier using the same
JPH0452645B2 (en)
US5254889A (en) MOSFET analog multiplier
RU2101851C1 (en) Differential amplifier
Fattaruso et al. Triangle-to-sine wave conversion with MOS technology
Camenzind et al. An outline of design techniques for linear integrated circuits
US7024448B2 (en) Multiplier
EP0490016B1 (en) Integrated circuit for generating a temperature independent current proportional to the voltage difference between a signal and a reference voltage
JPH0766643A (en) Voltage - current converter
Payne et al. Linear transfer function synthesis using non-linear IC components
US5399914A (en) High ratio current source
Pookaiyaudom et al. Integrable electronically variable general-resistance converter-a versatile active circuit element
US7268608B2 (en) Wideband squaring cell
KR930007099A (en) Phase shift circuit
EP0667057A1 (en) Active impedance termination
US10355649B2 (en) Voltage/current generator having a configurable temperature coefficient
RU2017323C1 (en) Current amplifier
JPS63234307A (en) Bias circuit
JPH03117015A (en) Emitter coupled multivibrator circuit
RU2101850C1 (en) Method of output current limiting
RU2175165C1 (en) Negative-resistance device
KR100246603B1 (en) Differential inverting amplifier and differential voltage-controlled oscillator using it
JPH0695631B2 (en) Voltage comparison circuit with hysteresis
Gkotsis et al. Instrumentation amplifier based analogue interface

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050405