SU1084960A1

SU1084960A1 - Operational amplifier

Info

Publication number: SU1084960A1
Application number: SU813309525A
Authority: SU
Inventors: Валентин Сергеевич Рысин; Владимир Александрович Ткаченко
Original assignee: Предприятие П/Я Х-5737
Priority date: 1981-06-30
Filing date: 1981-06-30
Publication date: 1984-04-07

Abstract

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержгидий входной дифференциальный каскад, каждое плечо которого выполнено по каскадной схеме, с несимметричной нагрузкой в виде первого отражател тока на транзисторах с резисторами в эмиттерных цеп х, вход которого соединен с первым плечом, а выход - с вторым плечом входного дифференциального каскада, выход которого через эмиттерный повторитель соединен с базой дополнительного транзистора, последовательно соединенные усилительный и выходной двухтактный каскады, а также задающий генеразгор тока, выход которого соединен с входом второго отражател тока, а через третий и четвертый отражатели тока - с входом усилительного каскада , отличающий с а тем, что, с целью уменьшени напр жени смещени и разности входных токов операционного усилител при расширении диапазона допустимых значений тока задающего генератора тока, в него введены дополнительный э шттepный повторитель, дополнительный резистор и дополнительный отражатель тока, вход которого соединен с задающим генератором тока, а выход - с выходом дополнительного эмиттерного повторител , вход которого соединен с входом первого отражател тока, дополнительный транзистор, коллектор и база которого объединены и подключены к выходу второго отражател тока, а эмиттер через дополнительный резистор сое,цинен с входом усилительного каскада, имеет структуру, противоположную структуре транзистора эмиттерного иовАОрител . оо О)OPERATIONAL AMPLIFIER, containing a differential input cascade, each arm of which is made in a cascade scheme, with an asymmetrical load in the form of the first current reflector on transistors with resistors in the emitter circuit, the input of which is connected to the first arm, and the output to the second shoulder of the input differential cascade, the output of which through the emitter follower is connected to the base of the additional transistor, connected in series amplifying and output push-pull stages, as well as setting the current generator, you Which is connected to the input of the second current reflector, and through the third and fourth current reflectors - to the input of the amplifier stage, which differs from the fact that, in order to reduce the bias voltage and the difference between the input currents of the operational amplifier when expanding the range of current values of the master current generator , an additional e-follower, an additional resistor and an additional current reflector, the input of which is connected to the master current generator, and the output to the output of an additional emitter a repeater, whose input is connected to the input of the first current reflector, an additional transistor, the collector and base of which are connected and connected to the output of the second current reflector, and the emitter through an additional soy resistor, zinen with the input of the amplifier cascade, has the structure opposite to the structure of the emitter-ionizer transistor. Ltd)

Description

Изобретение относитс к электронной технике и может быть использовано в операционных усилител х, усилител х низкой частоты, компараторах и других устройствах аналоговой техники в интегральном исполнении .The invention relates to electronic technology and can be used in operational amplifiers, low frequency amplifiers, comparators, and other analogue devices in integral form.

Известен операционный усилитель, 8 котором несимметри в нагрузке первого каскада приводит к сильной зависимости напр жени смещени и разности входных токов ох величины тока внешнего задающего генератора f 1).An operational amplifier is known, 8 of which the asymmetry in the load of the first stage leads to a strong dependence of the bias voltage and the difference between the input currents and the magnitude of the current of the external master oscillator f 1).

Однако применение на входе транзисторов р-п-р типа с боковой инжекцией , имеющих большой разброс коэффициента усилени тока, приводит к большим): разбросам .входных токов операционного усилител ,However, the use of a pnp type transistor with a side injection, with a large variation in current amplification, leads to a large): input current spreads of the operational amplifier,

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс операционный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад, каждое; плечо которого выполнено по каскадной схеме, с несимметричной нагрузкой в виде первого отражател тока на транзисторах с резисторами в эмиттерных цеп х, вход которого соединен с первым плечом, а выход с вторым плечом входного дифферен-циального каскада, выход которого через эмиттерный повторитель соединен с базой дополнительного транзистора , последовательно соединенные усилительный и выходной двухтактный каскады, а также задающий генератор тока, выход которого соединен с входом второго отражател тока, а через третий и четвертый отражатели тока -с входом усилительного каскада 2, Closest to the invention in its technical essence is an operational amplifier comprising an input differential stage, each; the arm of which is cascaded, with an unbalanced load in the form of the first current reflector on transistors with resistors in the emitter circuit, whose input is connected to the first arm, and the output to the second arm of the input differential cascade, the output of which is through the emitter follower connected to the base additional transistor, series-connected amplifying and output push-pull stages, as well as a master current generator, the output of which is connected to the input of the second current reflector, and through the third and fourth c azhateli current input of the amplifier stage 2,

Однако в известном операционном усилителе с увеличением тока задающего генератора тока увеличиваетс напр жение смещени и разность входН1лх токов, а также ограничиваетс сверху диапазон токов задающегр генератора тока, определ емый работоспособностью всего операционного усилител .However, in a known operational amplifier, as the current of the driving current generator increases, the bias voltage and the difference between the input currents and the range of currents specified by the current generator, which is determined by the health of the entire operational amplifier, is limited.

Цель изобретени - уменьшение напр жени смещени и .разности входных токов операционного усилител при расширении диапазона допустимых значений тока задающего генератора тока.The purpose of the invention is to reduce the bias voltage and difference of the input currents of the operational amplifier while expanding the range of permissible values of the current of the driving current generator.

Цель достигаетс тем, что в операционный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад, каждое плечо которого выполнено по каскадной , с несимметричной нагруз кой в виде первого отрахсател тока на транзисторах с резисторами в эмиттерных цеп х, вход которого соединен с первым плечом, а выход - с вторым плечом входного дифференциального каскада, выход которогоThe goal is achieved by the fact that an operational amplifier containing an input differential cascade, each arm of which is cascaded, with an unbalanced load in the form of the first current circuit on transistors with resistors in the emitter circuits, whose input is connected to the first arm. the second shoulder of the input differential cascade, the output of which

через эмиттерный повторитель соединен с базой дополнительного транзистора , последовательно соединенные усилительный и выходной двухтактный каскады, а также задающий генератор тока, выход которого соединен с входом второго отражател тока, а через третий и четвертый отражатели тока - с входом усилительного каскада , введены дополнительный эмиттерный повторитель, дополнительный резистор и дополнительный отражател тока, вход которого соединен с задающим генератором тока, а выход с выходом дополнительного эмиттерного повторител , вход которого соединен с входом первого отражател тока, дополнительный транзистор,, коллектор и база которого объединены и подключены к выходу второго отражател тока, а эмиттер через дополнительный резистор соединен с входом усилительного каскада, имеет структуру , противоположную структуре транзистора эмиттерного повторител through the emitter follower connected to the base of the additional transistor, connected in series amplifying and output push-pull cascades, as well as the master current generator, the output of which is connected to the input of the second current reflector, and through the third and fourth current reflectors - to the input of the amplifier cascade, an additional emitter follower is introduced, additional resistor and additional current reflector, the input of which is connected to the master current generator, and the output with the output of the additional emitter follower, i d is connected to the input of the first current reflector, optional ,, transistor collector and base of which are combined and connected to the output of the second current reflector, and an emitter via a further resistor connected to the input of the amplifier stage has a structure opposite to the transistor emitter follower structure

На чертеже представлена схема операционного усилител .The drawing shows the scheme of the operational amplifier.

Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад 1, первый отражатель 2 тока на транзисторах 3,4 и с резисторами 5 и б, эмиттерный повторитель на транзисторе 7, дополнительный эмиттерный повторитель на транзисторе 8, дополнительный транзистор 9, усилительный каскад на транзисторе 10, выходной двухтактный каскад 11, дополнительный резистор 12, задаЕощий генератор 13 тока, второй, третий и четвертый отражатели 14 - 16 тока дополнительный отражатель 17 тока, отрицательна и положительна шины 18 и 19 источника питани , конденсатор 20 .The operational amplifier contains an input differential stage 1, the first current reflector 2 on transistors 3,4 and with resistors 5 and b, an emitter follower on transistor 7, an additional emitter follower on transistor 8, an additional transistor 9, amplifying stage on transistor 10, two-stroke output stage 11, an additional resistor 12, a current generator 13, a second, third and fourth reflectors 14-16 current an additional current reflector 17, a negative and positive power supply bus 18 and 19, a capacitor 20.

Операционный усилитель работает следующим образом оThe operational amplifier works as follows about

Резисторы 5 и 6 служат дл уменьшени напр жени смещени и разности ВХОД.НЫХ токов, увеличени коэффициента усилени операционного усилител и могут быть использованы дл балансировки . Номинал дополнительного резистора 12 выбираетс таким, чтобы в режиме баланса падение напр жени на нем за счет протекани тока задающего генератора 13 тока было равно падению. нап.р кени на резисторах 5 и б в эмиттерных цеп х транзисторов 3 и 4 при любом значении тока задающего генератора 13 .Resistors 5 and 6 serve to reduce the bias voltage and current INPUT difference, increase the gain of the operational amplifier, and can be used for balancing. The value of the additional resistor 12 is chosen such that in the balance mode the voltage drop across it due to the flow of the current of the master oscillator 13 of the current is equal to the drop. nap rc on resistors 5 and b in the emitter circuit of transistors 3 and 4 at any value of the current of the master oscillator 13.

Дополнительный транзистор 9 в д одном включении служит дл повышени потенциала коллектора транзистора 4. обеспечива .грактически нулевое напр жение на коллекторном переходе этого транзистора при низких знсучени х тока задающего генератора 13 тока. При ;iTOM падение напр жени на эмиттерном переходе дополнительного транзистора 9 опре дел етс током с второго отражател 14 тока. Дл симметрировани входного дифференциального каскада 1 ко втор му плечу его подключен дополнитель ный эмиттерный повторитель на транзисторе 8 и дополнительный отражатель 17 тока, аналогичные эмиттерному повторителю на транзисторе 7 и второму отражателю 14 тока. Конденсатор 20, включенный в цепь отрицательной обратной св зи усилительного каскада на транзисто ре 10, обеспечивает устойчивую раб ту операционного усилител при глубоких обратных св з х. Потенциал коллектора транзистор 4 определ етс как сумма падений напр жений на эмиттерных переходах дополните .ьного транзистора 9 и транзистора 10 - -плюс падение напр жени на 1 дополнительном резисторе 12, минус падение напр жени на эмиттерном переходе транзистора 7. С увеличением тока задающего генератора 19 линейно увеличиваетс как эмиттерный ток транзисторов 3 4 первого отражател 2 тока, так и ток четвертого, отражател 16 тока, при этом повышаетс относительно отрицательной шины 18 источника питани не только потенциал баз транзисторов 3 и 4, но и потенциал коллектора транзистора 4. Если номинал дополнительного резистора 12 выбрать из услови , чтобы падение напр жени на нем за счет протекани тока четвертого отражател 16 тока в режиме баланса было равно падению напр жени на резисторах 5 и 6 первого отражател 2 тока, то с увеличением тока задающего генератора 13 тока напр жение на коллекторном переходе транзистора 4 практически будет равно нулю (аналогично транзистору 3) при любых значени х тока задающего генератора 13 тока. Таким образом, введение дополнительного рззистора 12 уменьшает зависимость напр жени смещени и разности входных токов от значени тока задающего генератора 13 тока и расшир ет диапазон допустимых значений тока за,цающего генератора 13 тока.An additional transistor 9 in one switch serves to increase the collector potential of transistor 4. providing an almost zero voltage at the collector junction of this transistor at low current senses of the master oscillator 13 current. When; iTOM, the voltage drop across the emitter junction of the additional transistor 9 is determined by the current from the second current reflector 14. To balance the differential input stage 1, an additional emitter follower on the transistor 8 and an additional current reflector 17, similar to the emitter follower on the transistor 7 and the second current reflector 14, are connected to its second arm. The capacitor 20, included in the negative feedback circuit of the amplifier stage at transistor 10, ensures stable operation of the operational amplifier with deep feedbacks. The collector potential of transistor 4 is defined as the sum of the voltage drops at the emitter junction of the additional transistor 9 and the transistor 10 - plus the voltage drop across 1 additional resistor 12, minus the voltage drop at the emitter junction of the transistor 7. linearly increases both the emitter current of transistors 3 4 of the first current reflector 2 and the current of the fourth, current reflector 16, while the potential of the bases of the transistor increases relative to the negative bus 18 of the power supply 18 3 and 4, but also the collector potential of transistor 4. If the rating of additional resistor 12 is chosen from the condition that the voltage drop due to the flow of current of the fourth current reflector 16 in balance mode is equal to the voltage drop on resistors 5 and 6 of the first reflector 2 current, then with an increase in the current of the master oscillator 13, the voltage at the collector junction of the transistor 4 will be practically zero (similar to transistor 3) at any current values of the master oscillator 13 of the current. Thus, the introduction of an additional resistor 12 reduces the dependence of the bias voltage and the difference of the input currents on the current value of the driving current generator 13 and expands the range of permissible current values behind the current generator 13.

Claims

OPERATING AMPLIFIER containing an input differential cascade, each arm of which is cascaded, with an asymmetric load in the form of a first current reflector on transistors with resistors in emitter circuits, the input of which is connected to the first arm, and the output to the second arm of the input differential cascade, output which through an emitter follower is connected to the base of an additional transistor, serially connected amplifying and output two-stroke stages, as well as a master current generator, the output of which ohm is connected to the input of the second current reflector, and through the third and fourth current reflectors to the input of the amplifier stage, characterized in that, in order to reduce the bias voltage and the difference of the input currents of the operational amplifier when expanding the range of acceptable current values of the current generator, an additional emitter follower, an additional resistor and an additional current reflector, the input of which is connected to the master current generator, and the output <the output of the additional emitter follower, input d is connected to the input of the first current reflector, an additional transistor whose collector and base are coupled and connected to the output of the second current reflector, and an emitter via a further resistor connected to the input of the amplifier stage has a structure opposite to the emitter follower transistor structure.

g