RU2401509C1 - Буферный усилитель - Google Patents

Буферный усилитель Download PDF

Info

Publication number
RU2401509C1
RU2401509C1 RU2009121193/09A RU2009121193A RU2401509C1 RU 2401509 C1 RU2401509 C1 RU 2401509C1 RU 2009121193/09 A RU2009121193/09 A RU 2009121193/09A RU 2009121193 A RU2009121193 A RU 2009121193A RU 2401509 C1 RU2401509 C1 RU 2401509C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistor
base
emitter
collector
input
Prior art date
Application number
RU2009121193/09A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Николаевич Прокопенко (RU)
Николай Николаевич Прокопенко
Даниил Николаевич Конев (RU)
Даниил Николаевич Конев
Александр Игоревич Серебряков (RU)
Александр Игоревич Серебряков
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС")
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС")
Priority to RU2009121193/09A priority Critical patent/RU2401509C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2401509C1 publication Critical patent/RU2401509C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве выходного устройства для усиления быстроизменяющихся аналоговых сигналов по мощности (буферного усилителя), в структуре входных каскадов аналоговых микросхем различного функционального назначения, например, операционных усилителях. Технический результат: расширение диапазона линейной работы. Буферный усилитель содержит первый (1), второй (2) входные (Т), базы которых подключены ко входу (3) устройства, эмиттер Т (1) соединен с базой первого (4) выходного Т и коллектором первого (5) входного Т первого управляемого источника тока, эмиттер Т (2) подключен к базе второго (6) выходного Т и коллектору второго (7) Т второго управляемого источника тока, причем эмиттеры Т (4) и Т (6) соединены с выходом (8) устройства. В схему введены первый (9) и второй (10) дополнительные Т, база Т (9) подключена к эмиттеру Т (2), база Т (10) подключена к эмиттеру Т (1), коллектор Т (9) соединен с базой Т (5) первого управляемого источника тока, эмиттер Т (9) связан с коллектором Т (1) и первым (11) дополнительным токостабилизирующим двухполюсником, коллектор Т (10) подключен к базе Т (7) второго управляемого источника тока, а эмиттер Т (10) связан с коллектором Т (2) и вторым (12) дополнительным токостабилизирующим двухполюсником. 5 ил.

Description

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве выходного устройства для усиления быстроизменяющихся аналоговых сигналов по мощности (буферного усилителя), в структуре входных каскадов аналоговых микросхем различного функционального назначения, например операционных усилителях.
Одним из классических вариантов построения буферных усилителей являются схемы так называемых «бриллиантовых» транзисторов, которые стали основой современных аналоговых микросхем [1-22]. Предлагаемое изобретение относится к данному классу устройств.
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является буферный усилитель, представленный в патенте США №5.557.238 fig 6. Эта архитектура присутствует в большем числе других патентов [1-22].
Существенный недостаток известного буферного усилителя состоит в том, что он не обеспечивает широкий диапазон линейного усиления входных сигналов при низкоомной нагрузке (например Rн=50 Ом) и малом собственном токопотреблении в статическом режиме.
Основная цель предлагаемого изобретения состоит в повышении максимально возможного тока в низкоомной нагрузке при малых значениях потребляемых от источников питания в статическом режиме токов. В конечном итоге это расширяет диапазон линейной работы устройства.
Дополнительная цель - повышение входного сопротивления устройства при малых сопротивлениях нагрузки.
Поставленная цель достигается тем, что в буферном усилителе (фиг.1), содержащем первый 1 и второй 2 входные транзисторы, базы которых подключены ко входу 3 устройства, эмиттер первого 1 входного транзистора соединен с базой первого 4 выходного транзистора и коллектором первого 5 входного транзистора первого управляемого источника тока, эмиттер второго 2 входного транзистора подключен к базе второго 6 выходного транзистора и коллектору второго 7 транзистора второго управляемого источника тока, причем эмиттеры первого 4 и второго 6 выходных транзисторов соединены с выходом 8 устройства, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введены первый 9 и второй 10 дополнительные транзисторы, база первого 9 дополнительного транзистора подключена к эмиттеру второго 2 входного транзистора, база второго 10 дополнительного транзистора подключена к эмиттеру первого 1 входного транзистора, коллектор первого 9 дополнительного транзистора соединен с базой первого 5 транзистора первого управляемого источника тока, эмиттер первого 9 дополнительного транзистора связан с коллектором первого 1 входного транзистора и первым 11 дополнительным токостабилизирующим двухполюсником, коллектор второго 10 дополнительного транзистора подключен к базе второго 7 транзистора второго управляемого источника тока, а эмиттер второго 10 дополнительного транзистора связан с коллектором второго 2 входного транзистора и вторым 12 дополнительным токостабилизирующим двухполюсником.
На фиг.2 приведена схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения. На фиг.3 и фиг.4 показаны схемы БУ прототипа (фиг.3) и заявляемого устройства (фиг.4) в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП "Пульсар".
Проходные характеристики БУ фиг.3 и фиг.4 при сопротивлении нагрузки Rн=50 Ом и одинаковом токопотреблении в статическом режиме (Iпот=0,6 мА) показаны на фиг.5.
Буферный усилитель содержит первый 1 и второй 2 входные транзисторы, базы которых подключены ко входу 3 устройства, эмиттер первого 1 входного транзистора соединен с базой первого 4 выходного транзистора и коллектором первого 5 входного транзистора первого управляемого источника тока, эмиттер второго 2 входного транзистора подключен к базе второго 6 выходного транзистора и коллектору второго 7 транзистора второго управляемого источника тока, причем эмиттеры первого 4 и второго 6 выходных транзисторов соединены с выходом 8 устройства. В схему введены первый 9 и второй 10 дополнительные транзисторы, база первого 9 дополнительного транзистора подключена к эмиттеру второго 2 входного транзистора, база второго 10 дополнительного транзистора подключена к эмиттеру первого 1 входного транзистора, коллектор первого 9 дополнительного транзистора соединен с базой первого 5 транзистора первого управляемого источника тока, эмиттер первого 9 дополнительного транзистора связан с коллектором первого 1 входного транзистора и первым 11 дополнительным токостабилизирующим двухполюсником, коллектор второго 10 дополнительного транзистора подключен к базе второго 7 транзистора второго управляемого источника тока, а эмиттер второго 10 дополнительного транзистора связан с коллектором второго 2 входного транзистора и вторым 12 дополнительным токостабилизирующим двухполюсником.
Рассмотрим работу буферных усилителей фиг.1 и фиг.2.
При
Figure 00000001
максимально возможный ток в нагрузке БУ фиг.1
Figure 00000002
и максимальное выходное напряжение
Figure 00000003
зависят от статического тока эмиттера транзистора 1 (Iэ1=I5) и коэффициента усиления по току базы (β4) транзистора 4:
Figure 00000004
Figure 00000005
При этом в режиме большого сигнала входная проводимость БУ фиг.1 имеет три составляющих:
Figure 00000006
где β1 - коэффициент усиления по току базы 1-го транзистора;
ук1, ук2 - проводимость коллектор-база транзисторов 1 и 2.
В заявляемом БУ фиг.2 положительное приращение напряжения
Figure 00000007
на входе 3 передается практически с единичным коэффициентом на базу транзистора 4, что приводит к появлению тока базы
Figure 00000008
и тока нагрузки
Figure 00000009
:
Figure 00000010
или
Figure 00000011
Ток базы транзистора 4 складывается из двух составляющих
Figure 00000012
Следует заметить, что максимально возможное значение коллекторного тока транзистора 5 зависит от статического тока (I11) двухполюсника 11
Figure 00000013
Поэтому максимально возможный ток базы
Figure 00000014
и максимально возможные значения выходного напряжения
Figure 00000015
, для которого проходная характеристика БУ линейна, определяются формулами
Figure 00000016
Figure 00000017
Сравнивая (9) и (2) можно сделать вывод о том, что предлагаемый БУ при идентичном токопотреблении в статическом режиме (I11=I12=I5=I7) имеет в β5 раз более высокие уровни максимального тока в нагрузке и характеризуется в β5 раз более широким диапазоном линейной работы при низкоомных нагрузках (Rн=20÷50 Ом). Данные выводы подтверждаются результатами компьютерного моделирования сравниваемых схем (фиг.5).
Кроме этого, заявляемый БУ имеет более высокие значения входного сопротивления
Figure 00000018
, т.к. его входная проводимость
Figure 00000019
где Kу1, Kу2 - коэффициенты передачи входного напряжения
Figure 00000020
в коллекторные цепи транзисторов 1 и 2;
Figure 00000021
Figure 00000022
Таким образом, в схеме фиг.2 при низкоомной нагрузке Rн входное сопротивление в β5-раз выше, чем в схеме фиг.1.
Если Rн=∞, то предельное значение Rвх в схеме фиг.2 на один-два порядка выше, чем в схеме фиг.1
Figure 00000023
,
где rк1, rк2 - сопротивления коллекторных переходов первого 1 и второго 2 входных транзисторов.
Таким образом, заявляемое устройство характеризуется более высокими качественными показателями.
Литература
1. Патент США №6.268.769, fig.3.
2. Патент США №6.420.933.
3. Патент США №5.223.122.
4. Патентная заявка США №2004/0196101.
5. Патентная заявка США №2005/0264358, fig.1.
6. Патентная заявка США №2002/0175759.
7. Патент США №5.049.653 fig.8.
8. Патент США №4.837.523.
9. Патент США №5.179.355.
10. Патент Японии №10.163.763.
11. Патент Японии №10.270.954.
12. Патент США №5.170.134, fig.6.
13. Патент США №4.540.950.
14. Патент США №4.424.493.
15. Патент Японии №6310950.
16. Патент США №5.378.938.
17. Патент США №4.827.223.
18. Патент США №6.160.451.
19. Патент США №4.639.685.
20. А.св. СССР №1506512.
21. Патент США №5.399.991.
22. Патент США №6.542.032.

Claims (1)

  1. Буферный усилитель, содержащий первый (1) и второй (2) входные транзисторы, базы которых подключены ко входу (3) устройства, эмиттер первого (1) входного транзистора соединен с базой первого (4) выходного транзистора и коллектором первого (5) входного транзистора первого управляемого источника тока, эмиттер второго (2) входного транзистора подключен к базе второго (6) выходного транзистора и коллектору второго (7) транзистора второго управляемого источника тока, причем эмиттеры первого (4) и второго (6) выходных транзисторов соединены с выходом (8) устройства, отличающийся тем, что в схему введены первый (9) и второй (10) дополнительные транзисторы, база первого (9) дополнительного транзистора подключена к эмиттеру второго (2) входного транзистора, база второго (10) дополнительного транзистора подключена к эмиттеру первого (1) входного транзистора, коллектор первого (9) дополнительного транзистора соединен с базой первого (5) транзистора первого управляемого источника тока, эмиттер первого (9) дополнительного транзистора связан с коллектором первого (1) входного транзистора и первым (11) дополнительным токостабилизирующим двухполюсником, коллектор второго (10) дополнительного транзистора подключен к базе второго (7) транзистора второго управляемого источника тока, а эмиттер второго (10) дополнительного транзистора связан с коллектором второго (2) входного транзистора и вторым (12) дополнительным токостабилизирующим двухполюсником.
RU2009121193/09A 2009-06-03 2009-06-03 Буферный усилитель RU2401509C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009121193/09A RU2401509C1 (ru) 2009-06-03 2009-06-03 Буферный усилитель

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009121193/09A RU2401509C1 (ru) 2009-06-03 2009-06-03 Буферный усилитель

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2401509C1 true RU2401509C1 (ru) 2010-10-10

Family

ID=44024939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009121193/09A RU2401509C1 (ru) 2009-06-03 2009-06-03 Буферный усилитель

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2401509C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444115C1 (ru) * 2011-03-15 2012-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Комплементарный буферный усилитель
RU2784047C1 (ru) * 2022-08-13 2022-11-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Быстродействующий двухтактный буферный усилитель на комплементарных полевых транзисторах

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444115C1 (ru) * 2011-03-15 2012-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Комплементарный буферный усилитель
RU2784047C1 (ru) * 2022-08-13 2022-11-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Быстродействующий двухтактный буферный усилитель на комплементарных полевых транзисторах

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2428786C1 (ru) Каскодный усилитель
RU2401509C1 (ru) Буферный усилитель
JP2011254408A (ja) パワーアンプモジュール及び携帯情報端末
RU2409889C1 (ru) Буферный усилитель
RU2421893C1 (ru) Каскодный дифференциальный усилитель
RU2446554C1 (ru) Дифференциальный операционный усилитель с парафазным выходом
RU2411636C1 (ru) Каскодный дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля
RU2321158C1 (ru) Каскодный дифференциальный усилитель
RU2446553C1 (ru) Буферный усилитель
RU2441316C1 (ru) Дифференциальный усилитель с малым напряжением питания
RU2439780C1 (ru) Каскодный дифференциальный усилитель
RU2413356C1 (ru) Дифференциальный усилитель с повышенным входным сопротивлением
RU2412530C1 (ru) Комплементарный дифференциальный усилитель
RU2416149C1 (ru) Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля
RU2432666C1 (ru) Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания
RU2455758C1 (ru) Каскодный дифференциальный усилитель
RU2444114C1 (ru) Операционный усилитель с низкоомной нагрузкой
RU2408975C1 (ru) Каскодный дифференциальный усилитель
RU2444115C1 (ru) Комплементарный буферный усилитель
RU2394362C1 (ru) Каскодный дифференциальный усилитель
RU2309531C1 (ru) Дифференциальный усилитель с расширенным диапазоном изменения синфазного сигнала
RU2421894C1 (ru) Дифференциальный усилитель
RU2459348C1 (ru) Операционный усилитель с цепью коррекции коэффициента усиления
RU2365971C1 (ru) Токовое зеркало
RU2423779C1 (ru) Дифференциальный усилитель с низковольтными входными транзисторами

Legal Events

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

Effective date: 20130604