RU2401509C1 - Буферный усилитель - Google Patents
Буферный усилитель Download PDFInfo
- 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
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 
максимально возможный ток в нагрузке БУ фиг.1 
и максимальное выходное напряжение 
зависят от статического тока эмиттера транзистора 1 (Iэ1=I5) и коэффициента усиления по току базы (β4) транзистора 4:
При этом в режиме большого сигнала входная проводимость БУ фиг.1 имеет три составляющих:
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 
на входе 3 передается практически с единичным коэффициентом на базу транзистора 4, что приводит к появлению тока базы 
и тока нагрузки 
:
или
Ток базы транзистора 4 складывается из двух составляющих
Следует заметить, что максимально возможное значение коллекторного тока транзистора 5 зависит от статического тока (I11) двухполюсника 11
Поэтому максимально возможный ток базы 
и максимально возможные значения выходного напряжения 
, для которого проходная характеристика БУ линейна, определяются формулами
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 
, т.к. его входная проводимость
где Kу1, Kу2 - коэффициенты передачи входного напряжения 
в коллекторные цепи транзисторов 1 и 2;
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
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)
- 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.
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)
| 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 |
-
2009
- 2009-06-03 RU RU2009121193/09A patent/RU2401509C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| 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 |