SU1720146A1 - Усилитель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике. Цель изобретени  - уменьшение входных токов смещени . Усилитель содержит транзисторы 1-4, 7, 8, 11, 12, 16-19, резисторы 5, 6, 9 и 10, цепь смещени  13, диоды 14 и 15. повторители 20 и 25 тока, преобразователь 21 тока, выполненный на транзисторах 1№ 22 и 23, а также токозадающий эл-т 24. Транзисторы 2 и 12 инвертирующего плеча усилител  охвачены отрицательной.обратной св зью через преобразователь 21 по цепи: коллектор транзистора 2, вход преобразовател  21, эмиттер транзистора 18, диодна  цепь 13 смещени , база транзистора 12. Аналогично, но через повторитель 20 обратной св зью охвачены транзисторы 4 и 8. Наличие этих цепей обратной св зи не только позвол ет обеспечить устойчивость усилител  по начальному режиму без резисторов, но и дает возможность значительно уменьшить входные токи смещени  усилител . Из-за полной симметрии неинвертирующего и инвертирующего плеч усилител  входной ток смещени  по.неинвертирующему входу также теоретически равен нулю. 2 ил. Но х| ю о ю о

Description

фие.1

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  в качестве входного каскада в двухтактных и операционных усилител х.

Цель изобретени  - уменьшение вход- ных токов смещени .

На фиг.1 представлена принципиальна  электрическа  схема усилител  в качестве входного каскада двухтактного усилител ; на фиг.2 - принципиальна  элек- трическа  схема усилител  в качестве входного каскада операционного.усилител .

Усилитель (фиг. 1) содержит первый, второй , третий, четвертый транзисторы 1-4, первый, второй резисторы 5,6, п тый, ше- стой транзисторы 7,8, третий, четвертый резисторы 9,10, седьмой, восьмой транзисторы 11,12, цепь 13 смещени , первый, второй диоды 14, 15, дев тый, дес тый, одиннадцатый, двенадцатый транзисторы 16-19, повторитель 20 тока, преобразователь 21 тока, выполненный на тринадцатом, четырнадцатом транзисторах 22,23, а также токозадающий элемент 24, дополнительный повторитель 25 тока,

Усилитель по фиг.2 дополнительно содержит транзистор 26 и малосигнальный канал 27 усилени .

Усилитель работает следующим образом .

Транзисторы 2, 12 его инвертирующего плеча охвачены обратной отрицательной св зью через преобразователь 21 тока по цепи: коллектор транзистора 2, вход преобразовател  21 тока, Змиттер транзистора 18, диодна  цепь 13 смещени , база транзистора 12. Аналогично, но через повторитель 20 тока обратной св зью охвачены транзисторы 4, 8. Наличие этих цепей обратной св зи не только позвол ет обеспечить ус- тойчивость усилител  по начальному режиму без резисторов, которые дл  этой цепи используютс  в прототипе, но и дает возможность значительно уменьшить входные токи смещени  усилител .

Обозначим статические коэффициенты усилени  тока транзисторов типа n-p-h Bn, а транзисторов типа р-п-р - Вр. Будем считать, что все транзисторы одного типа хорошо согласованы по коэффициентам усилени  TOKav которые и у p-n-р, и у п-р-п транзисторов существенно больше единицы . Тогда токами баз всех транзисторов можно пренебречь, т.е. можно считать их равными нулю. В таком случае в режиме поко  коллекторные токи транзисторов 18, 19 должны быть строго одинаковыми, т.е. lie 119. Очевидно, что коллекторный ток транзистора 19 равен току, поступающему на вход повторител  20 тока, т.е. коллекторному току транзистора 4 (he Нэ 14). Определим ток, который должен поступать на вход преобразовател  21 тока, чтобы выполн лось равенство lie Ii9. Этот ток

118

равен 1Вх -5- Bn, где Вр и Вп - коэффи- вр

циенты усилени  тока транзисторов 22 и 23 соответственно. Поскольку на вход преобразовател  21 тока поступает коллекторный ток транзистора 2, следовательно 1Вх - 2. Поэтому коллекторные токи транзисторов

2 и 4.будут равны соответственно Вп

и lie.

Вр

Теперь определим базовые токи этих транзисторов. Они равны соответственно

1214

-к- и ,откуда.

On°Р

бп

lie Вп Ив . Вр Вп

Вг

1бр

he

Вп

то есть базовые токи входных транзисторов 2, 4 при условии их точного согласовани  с транзисторами 22, 23 в режиме поко  одинаковы , а их разность равна нулю/ Из-за полной симметрии неинвертирующего и инвертирующего плеч усилител  теоретически равен нулю и входной ток смещени  по неинвертирующему входу.

Однако при отсутствии транзисторов 18, 19 точность компенсации базовых токов транзисторов 1-4 сильно зависит от величины синфазного сигнала, приложенного к входам усилител , поскольку коэффициенты передачи тока повторител  20 тока и преобразовател  21 тока завис т от напр жени  коллектор-эмиттер используемых транзисторов . Кроме этого, преобразователь 21 тока имеет большую выходную емкость, котора  способствовала бы ухудшению симметрии характеристик усилител  в режиме большого сигнала.- Установка транзисторов 18. 19 позвол ет существенно ослабить зависимость величины входных токов смещени  от синфазного сигнала за счет поддержани  посто нных напр жений на выходах повторител  20 тока и преобразовател  21 тока, а также обеспечить симметрию усилител  на переменном токе. Ток поко  усилител  задаетс  токозадающим элементом 24, который включен между входами повторителей 20 и 25 тока, выход последнего подключен к эмиттеру транзистора 18.

В отличие от прототипа в предлагаемом усилителе сигналы на выходной каскад, выполненный на транзисторах 16, 17, передаютс  по цеп м, отделенным от цепей смещени  входного каскада, выполненных на повторителе 20 тока и преобразователе 21 тока. Это значительно упрощает структуру операционных усилителей (ОУ), использующих предлагаемый усилитель в качестве входного каскада. В таком ОУ, показанном на фиг.2, введен транзистор 26, который совместно с диодом 16 образует повторитель тока, к входу и выходу которого подключены обе пары взаимно противофазных выходов предлагаемого усилител . Такое включение позвол ет получить несимметричный токовый выход, который подключен к входу малосигнального канала 27 усилени , содержащего последовательно соединенные двусторонний ограничитель напр жени , инвертирующий интегратор и преобразователь напр жение-ток, в качестве которого в рассматриваемом ОУ может использоватьс  обычный резистор. Суммирование выходных токов входного каскада ОУ и малосигнального канала 27 усилени  осуществл етс  на диоде 14.

Использование предлагаемого усилител  в составе ОУ (фиг.2) позвол ет дополнительно уменьшить величину токов смещени  по неинвертирующему входу по сравнению с двухтактным усилителем, изображенным на фиг.1, где эти токи завис т как от величины синфазного напр жени  при 100% ООС по напр жению за счет относительно низкого выходного сопротивлени  транзисторов 16,17, так и от сопротивлени  нагрузки, подключенной к выходу усилител . Введение малосигнального канала 27 усилени  за счет его очень большого усилени  по току позвол ет полностью скомпенсировать активную составл ющую сопротивлени , приведенную к выходу предлагаемого усилител , вследствие чего входные токи смещени  по обоим входам ОУ оказываютс  предельно малыми и приблизительно одинаковыми в любом включении.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Усилитель, содержащий первый и второй транзисторы, имеющие n-p-п тип, базы которых  вл ютс  неинвертирующим и инвертирующим входами усилител  соответственно , третий и четвертый транзисторы, имеющие p-n-р тип , базы которых подключены к базам соответственно первого и второго транзисторов, а эмиттеры через первый и второй резисторы соединены с

   эмиттерами соответственно п того и шестого транзисторов, имеющих n-p-п тип, базы которых соединены и через цепь смещени , выполненную на четырех соединенных по- 5 следовательно пр мосмещенных диодах, подключены к соединенным базам седьмого и восьмого транзисторов, имеющих р-п-р тип, эмиттеры которых через третий и четвертый резисторы подключены к эмиттерам 10 соответственно первого и втрого транзисторов , при этом коллектор первого транзистора соединен с коллектором шестого транзистора и через первый диод - с положительной шиной источника питани , кол5 лектор третьего транзистора соединен с коллектором восьмого транзистора и через второй диод - с отрицательной шиной источника питани , причем коллекторы п того и седьмого транзисторов подключены к по0 ложительной и отрицательной шинам источника питани  соответственно, а также дев тый транзистор, имеющий p-n-р типа, база-эмиттерный переход которого включен параллельно первому диоду, и дес тый

   5 транзистор, имеющий n-p-п тип, база- эмиттерный переход которого включен параллельно второму диоду, при этом базы п того и шестого транзисторов подключены к коллектору одиннадцатого транзисто0 ра, имеющего p-n-р тип, а базы седьмого и восьмого транзисторов подключены к коллектору двенадцатого транзистора, имеющего п-p-n тип, а коллекторы дев того и дес того транзисторов  вл ютс  выходом

   5 усилител , отличающийс  тем, что. с целью уменьшени  входных токов смещени , в него введены повторитель тока и пре- образователь тока, выполненный на тринадцатом транзисторе, имеющем р-п-р

   0 тип, и четырнадцатом транзисторе, имеющем n-p-п тип, базы которых соединены, причем эмиттер четырнадцатого транзистора  вл етс  входом преобразовател  тока, подключен к коллектору второго транзисто5 ра, коллектор тринадцатого транзистора  вл етс  выходом преобразовател  тока и подключен к эмиттеру одиннадцатого транзистора , включенного по схеме с общей базой , при этом эмиттер тринадцатого

   0 транзистора и коллектор четырнадцатого транзистора подключены к положительной шине источника питани , к отрицательной шине которого подключен общий вывод повторител  тока, вход которого соединен

   5 с коллектором четвертого транзистора, а выход с эмиттером двенадцатого транзистора , включенного по схеме с общей базой .

   фиг. 2