SU1107281A1

SU1107281A1 - Differential amplifier

Info

Publication number: SU1107281A1
Application number: SU823412171A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Анисимов; Виктор Александрович Домбровский; Михаил Васильевич Капитонов; Николай Николаевич Прокопенко; Юрий Михайлович Соколов
Original assignee: Шахтинский Технологический Институт Бытового Обслуживания; Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова (Ленина)
Priority date: 1982-03-23
Filing date: 1982-03-23
Publication date: 1984-08-07

Description

Изобретение относитс к радиотехнике и может быть использовано в к честве входного каскада быстродействуюп1их операционных усилителей.The invention relates to radio engineering and can be used as an input cascade of high-speed operational amplifiers.

Известен дифференциальный усилитель , содержащий первый и второй входные транзисторы, первый и второй выходные транзисторы с объёА,:ненными базами, элемент активной нагрузки, .св занный с коллекторами выходных транзисторов, стабилизатор тока, подключенный к базай выходных транзисторов , повторитель тока, выход которого соединен с базами выходных транзисторов , а вход - с коюлекторами входных транзисторов, причем эмиттеры соответствующих входных и выходных транзисторов св заны друг с другом , а базы входных транзисторов соединены с базами транзисторов параллельного канала передачи входного напр жени С1Д.A differential amplifier is known, containing the first and second input transistors, the first and second output transistors with a volume: base bases, a resistive load element connected to the output transistor collectors, a current stabilizer connected to the output transistors base, a current follower whose output is connected the bases of the output transistors, and the input with the co-collectors of the input transistors, with the emitters of the corresponding input and output transistors connected to each other, and the bases of the input transistors connected to the ba s transmission channel transistors parallel input voltage S1D.

Однако данное устройство в режиме большого сигнала имеет сравнительно малое входное сопро±ивление.However, this device in the mode of a large signal has a relatively small input resistance.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс дифференциальный усилитель, содержащий первый и второй входные транзисторы, имейщие одну структуру, эмиттеры которых через соответственно первый и второй резисторы соединены с эмиттерами соответственно первого и второго выходных транзисторов, имеющих другую структуру, коллекторы которых соединены соответственно с входом и выходом первого повторител тока, выводы питани которого подключены к первой шине источника питани , а выход вл етс выходом дифференциального усилител , базы первого и второго выходных транзисторов объединены и подключены It токостабилизирующему двухполюснику и выходу второго повторител тока, вьшоды питани которого подключены к второй шине источника питани С2.The closest to the invention to the technical essence is a differential amplifier containing the first and second input transistors having one structure, the emitters of which through the first and second resistors respectively are connected to the emitters of the first and second output transistors, respectively, having a different structure, the collectors of which are connected respectively to the input and output of the first current repeater, the power supply of which is connected to the first power supply bus and the output is the output differential amplifier comprehensive first and second output transistors are coupled and connected tokostabiliziruyuschemu It bipole and output of the second current mirror vshody power which are connected to the second power supply bus C2.

Однако известный дифференциальный усилитель имеет сра внительно узкий динамический диапазон, в пределах которого выходной ток дифференциального усилител пропорционален входному напр жению.However, the known differential amplifier has a comparatively narrow dynamic range, within which the output current of the differential amplifier is proportional to the input voltage.

изобретени - расширение динамического диапазона. invention - the expansion of the dynamic range.

Поставленна цель достигаетс тем что в дифференциальном усилителе, содержащем первый и второй входныеThe goal is achieved by the fact that in a differential amplifier containing the first and second input

транзисторы, имеющие одну структуру, эмиттеры которых через соответственно первый и второй резисторы соедине|НЫ с эмиттерами соответственно первого и второго выходных транзисторов имеющих другую структуру, коллекторы которых соединены соответственно с входом и выходом первого повторител Тока, выводы питани которого подключены к первой шине источника питани , а выход вл етс выходом дифференциального усилител , базы первого и второго выходных транзисторов объединены и подключены к токостабилизирующему двухполюснику и выходу второго повторител тока, выводы питани которого подключены к второй шине источника питани , между коллекторами первого и второго входных транзисторов и входом второго повторител тока включены первый и второй дополнительные резисторы, а между коллекторами первого и второго входных транзисторов и второй шиной источника питани включен электронный переключатель.transistors having one structure, the emitters of which, through respectively the first and second resistors, are connected to the emitters of the first and second output transistors of a different structure, respectively, whose collectors are connected respectively to the input and output of the first repeater, the power terminals of which are connected to the first power supply bus and the output is the output of a differential amplifier, the bases of the first and second output transistors are combined and connected to the current-stabilizing two-terminal and output The second current repeater, the power terminals of which are connected to the second power supply bus, connects the first and second additional resistors between the collectors of the first and second input transistors and the input of the second current repeater, and switches an electronic switch between the first and second input transistors and the second power supply bus.

Причем электронный переключатель выполнен на двух транзисторах, коллекторы которых объединены и вл ютс выходом электронного переключател , эмиттер каждого из которых соединен с базой другого и вл етс соответствующим входом электронного переключател .Moreover, the electronic switch is made of two transistors, the collectors of which are combined and are the output of the electronic switch, the emitter of each of which is connected to the base of the other and is the corresponding input of the electronic switch.

На фиг. 1 представлена электрическа принципиальна схема дифференциального усилител ; на фиг. 2 вариант выполнени электронного переключател .FIG. 1 is an electrical circuit diagram of a differential amplifier; in fig. 2 embodiment of the electronic switch.

Дифференциальный усилитель содержит первый и второй транзисторы 1 и 2, первый и второй резисторы 3 и 4, первый и второй выходные транзисторы 5 и 6, первый и второй повторители 7 и 8 тока, токостабилизирующий двухполюсник 9, первый и второй дополнительные резисторы 10 и 11, электронные переключатель 12, выполненный на транзисторах 13 и 14 с входными клеммами 15 и 16 и выходной клеммой 17. Электронный переключатель (фиг. 2) содержит диоды 18 и 19, стабилитрон 20, генератор 21 тока.The differential amplifier contains the first and second transistors 1 and 2, the first and second resistors 3 and 4, the first and second output transistors 5 and 6, the first and second repeaters 7 and 8 of the current, the current-stabilizing two-pole 9, the first and second additional resistors 10 and 11, electronic switch 12, made on transistors 13 and 14 with input terminals 15 and 16 and output terminal 17. Electronic switch (Fig. 2) contains diodes 18 and 19, Zener diode 20, generator 21 current.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В статическом режиме эмиттерные и, следовательно, коллекторные токи первых и вторых входных и выходныхIn static mode, the emitter and, therefore, the collector currents of the first and second input and output

транзисторов I, 2, 5 и 6 равны половине тока токостаб.илизирун щего двзосполюсника 9. Коллекторные токи первого и второго входных транзисторов 1 и 2 полностью передаютс на вход второго повторител 8 тока, так как передача тока с входов 15 и 16 на выход 17 электронного переключател 12 близка к нулю. Такой режим в устройстве (фиг. 1) обеспечиваетс запиранием транзисторов 13 и 14 в области малых входных напр жений.transistors I, 2, 5, and 6 are equal to half the current of the current-to-instable or two-pole illumination circuit 9. The collector currents of the first and second input transistors 1 and 2 are completely transmitted to the input of the second repeater 8, since the transfer of current from inputs 15 and 16 to output 17 of the electronic switch 12 is close to zero. Such a mode in the device (Fig. 1) is provided by locking the transistors 13 and 14 in the region of small input voltages.

Если на базу первого входного транзистора 1 подаетс отрицательное относительно базы второго выходного транзистора 2 входное напр жение, то это вызывает уменьшение коллекторного тока первого входного транзистора 1 и увеличение коллекторного тока второго входного транзистора 2. Электронный переключатель 12 построен таким образом, что при Uay 2040 мВ все приращение коллекторного тока второго входного транзистора 2 начинает передаватьс не на вход второго повторител 8 тока, а на шину питани через выход 17 электронного переключател 12. Это приводит к стабилизации коллекторного тока первых входного и выходного транзксторов 1 и 5 и, следовательно, к передаче всего дальнейшего приращени Uex на базу второго выходного транзистора 6. Поэтому выходной ток дифферен-. циального усилител оказываетс пропорциональным входному напр жению .дифференциального усилител в широком диапазоне изменени Uj,i If the input voltage is negative to the base of the first input transistor 1 relative to the base of the second output transistor 2, this causes a decrease in the collector current of the first input transistor 1 and an increase in the collector current of the second input transistor 2. The electronic switch 12 is designed so that at Uay 2040 mV the entire increment of the collector current of the second input transistor 2 begins to be transmitted not to the input of the second repeater 8 current, but to the power line via the output 17 of the electronic switch 12. This is ivodit to stabilize the collector current of the first input and output tranzkstorov 1 and 5 and, consequently, to the transmission of all subsequent increments Uex to the base of the second output transistor 6. Therefore, the differential output current. the amplifier is proportional to the input voltage of the differential amplifier in a wide range of variation of Uj, i

: вЫХ : OUT

где R( - сопротивление второго резистора 4.where R (is the resistance of the second resistor 4.

При положительном входном напр жении , превьпиающем уровень 20-40 мВ, приращение коллекторного тока перво . го входного транзистора 1 передаетс с входа 15 на выход 17. Коэффициент передачи тока электронного переключател 12 измен етс по этому кана- пу от очень малой величины до уровн Kt 1. Это приводит к стабилизации коллекторных токов вторых входного и выходного транзисторов 2 и 6, а также вызывает фиксацию потенциала на базе первого выходного транзистора 5. Все дальнейшее приращение Uex практи-, чески полностью прикладываетс к первому резистору 3. Как следствие, коллкторный ток первых входного и выходного транзисторов 1 и 5 г8 ибх/Цг не ограничиваетс .с увеличением L/g,, Все приращени -с через первый повторитель 7 тока поступает на выход ифференциального усилител . ПоэтомуWith a positive input voltage exceeding the level of 20-40 mV, the increment of the collector current is primary. input transistor 1 is transmitted from input 15 to output 17. The current transfer ratio of electronic switch 12 varies along this channel from a very small value to level Kt 1. This leads to stabilization of the collector currents of the second input and output transistors 2 and 6, and also causes a potential fixation on the basis of the first output transistor 5. All further increment Uex is almost completely applied to the first resistor 3. As a result, the collision current of the first input and output transistors 1 and 5 g8 ibh / Tsg is not limited .s with increasing L / g ,, All increments through the first repeater -c 7 of the current supplied to the output amplifier ifferentsialnogo. therefore

iхарактеристика передачи тока дифференциального усилител близка к ли .нейной.The characteristic of the transmission of the current of a differential amplifier is close to that of a linear one.

В электронном переключателе 12 (фиг. 2) стабилитрон 20 опредеjg л ет уровень входного напр же ,|ни , при котором происходит пере1ключение . В статическом режиме диоды 18 и 19 закрыты и не вли ют на работу дифференциального усилител . Генератор 21 тока устанавливает рабочий ток стабилитрона 20.In the electronic switch 12 (Fig. 2), the zener diode 20 determines the level of the input voltage, at which the switching occurs. In static mode, diodes 18 and 19 are closed and do not affect the operation of the differential amplifier. The current generator 21 sets the working current of the zener diode 20.

Применение предлагаемого дифференциального усилител в схемах операционных усилителей позвол ет уменьшить в 10-20 раз врем установлени переходного процесса.The use of the proposed differential amplifier in the circuits of operational amplifiers makes it possible to reduce the transient establishment time by a factor of 10–20.

Claims

1. DIFFERENTIAL AMPLIFIER, comprising the first and second input transistors having one structure, the emitters of which are connected through the first and second resistors respectively; the emitters of the First and second output transistors having a different structure, respectively, whose collectors are connected to the input and output of the first repeater, respectively current, the power leads of which are connected to the first bus of the power source, and the output is the output of a differential amplifier, the base of the first and second output transistors combined They are connected to the current-stabilizing two-terminal network and the output of the second current repeater, the power leads of which are connected to the second bus of the power source, characterized in that, in order to expand the dynamic range, the first and second current are connected between the collectors of the first and second input transistors and the input of the second current repeater additional resistors, and between the collectors of the first and second input transistors and the second bus of the power supply, an electronic switch is turned on.

2. The amplifier according to claim

1, about l and that the electronic switch is made on two transistors, the collectors which are connected and are the output of the electronic switch, the emitter of each of which is connected to the base, the other And is the corresponding input of the electronic switch.

1, 1107281