Усилитель тока

Усилитель тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в качестве широкополосного усилителя с постоянным коэф. усиления. Цель изобретения - повышение стабильности коэф. усиления, расширение динамического диапазона в сторону малых токов при сохранении быстродействия. Усилитель тока содержит четыре транзистора 1-4, три резистора 7, 8, 9, шину 14 источника питания, общую шину 15. Для достижения цели введены дифференциальный усилитель 5, г-р тока 6, резисторы 10, 11, 12 и конд-р 13. Назначение усилителя 5 - исключить дрейф "нуля" на входной шине, обусловленный медленными процессами (температурные дрейфы, "старение", изменения напряжения питания). В том случае, когда усилитель тока имеет отрицательное сопротивление, удается значительно снизить и погрешность, обусловленную наличием базового тока транзистора 1 (полная компенсация возможна только при линейной зависимости *98в от тока коллектора). В предлагаемом устройстве даже при отсутствии входного сигнала и закрытом (выходном) транзисторе 1 на выходной шине имеется ток, обусловленный неуправляемым током коллектора и токами утечки. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 Г 3/45

Г, Е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4211185/24-09 (22) 17.03.87 (46) 15.05.89. Бюл. М- 18 (71) Производственное объединение

Уралмаш (72) В.Д.Городилов и А.И.Скорик (53) 621.375.024(088.8) (56) IREE Transactions on Instrumentation and measurement. 718, N 12, June 1969, р.125-128, Fig 3. (54) УСИЛИТЕЛЬ ТОКА (57) Изобретение относится к элек" тронной технике и м.б. использовано в качестве широкополосного усилителя с постоянным коэф.усиления. Цель изобретения — повышение стабильности козф.усиления, расширение динамического диапазона в сторону. малых токов при сохранении быстродействия. Усилитель тока содержит четыре транзистора 1-4, три резистора 7, 8, 9, ши8

„.Я0„„1480095 А1 ну 14 источника питания, общую шину

15. Для достижения цели введены дифференциальный усилитель 5, г-р тока б, резисторы 10, 11, 12 и конд-р 13, Назначение усилителя 5 — исключить дрейф "нуля" на входной шине, обусловленный медленными процессами ю 11 (температурные дрейфы, старение изменения напряжения питания). В том случае, когда усилитель тока имеет отрицательное сопротивление, удается значительно снизить и погрешность обусловленную наличием базового тока транзистора 1 (полная компенсация возможна только при линейной зависимости р от тока коллектора). В предлагаемом устр-ве даже при отсутствии входного сигнала и sакрытом (выходном) транзисторе 1 на выходной шине имеется ток, обусловленный неуправляемым. током коллектора и токами утечки. 1 з.п ° ф-лы, 1 ил.

1480095

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в качестве широкополосногс усилителя с постоянным коэффициентом усиления.

Цель изобретения — повышение стабильности коэффициента усиления, расширение динамического диапазона в сторону малых токов при сохранении быстродействия.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема усилителя тока.

Усилитель тока содержит первый, второй, третий, четвертый транзисторы 1 — 4, дифференциальный усилитель

5, генератор 6 тока, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой резисторы 7 — 12, конденсатор 13, шина 20

14 источника питания, общая шина 15.

Усилитель тока работает следующим образом.

При отсутствии сигнала на входной шине (входной ток равен нулю), напря- 25 жение на этой шине также равно нулю.

Это условие обеспечивается дифференциальным усилителем 5, "следящим" за нулем на входной шине. Генератором 6 тока задан такой ток, что коллектор- 30 ный ток транзистора 3 равен коллекторному току транзистора 4,. При этом базовые токи транзисторов 1 и 2 отсутствуют и эти транзисторы закрыты.

По резистору 12 ток не протекает, по- 35 этому напряжение на эмиттере транзистора 1 равно нулю, .а следовательно, равно нулю и напряжение на резисторе

7. Ток эмиттера транзистора 1 равен нулю, а следовательно, равен нулю и 40 ток его коллектора, являющийся выходным током усилителя тока.

При подаче на входную шину вытекающего тока транзистор 3 начинает запираться, транзистор 1 начинает открываться и по резистору 12 потечет ток почти равный входному. Напряжение на резисторе 12 станет равным величине Б,г=Х вх R, это напРяжение приложено к резистору 7 и через этот резистор потечет ток, равный I I ть К где I „- входной ток, 19 3.„" coIIPOTHBJIPHHH РезистоРов 55

129 7 соответственно. Ток эмиттера транзистора 1 при этом будет I з, =

Х бы R 1"I

Х + — — — —, этот ток (минус ток к базы транзистора 1) поступает на выходную шину. Таким образом, входной и выходной токи устройства связаны соотношением (1 + +Ê12) (i) т

Погрешность выполнения соотношения (1) определяется изменением величин следующих параметров: входного тока дифференциального усилителя 5, базового тока транзистора 3, потенциала на входной шине, базового тока транзистора 1. Если первые три этих параметров не изменяются, а последний равен нулю, то соотношение (1) выполняется абсолютно точно.

Оценим вклад в общую погрешность выше названных составляющих.

Назначение дифференциального усилителя 5 — исключить дрейф "нуля" на входной шине, обусловленный медленными процессами (температурные дрейфы, "старение", изменения напряжения питания), поэтому в качестве дифференциального усилителя 5 может быть выбран усилитель с минимальным входным током и дрейфом нуля. В этом случае погрешность, обусловленную параметрами дифференциального усилителя 5, можно сделать пренебрежимо малой.

Отношение приращения тока эмиттера транзистора 1 к приращению тока базы транзистора 3 равно Д р 9где

p„ p - коэффициенты передачи токов соответствующих транзисторов. Если, например, р, = p =50, то погрешность, обусловленная изменением тока

1 базы Т составит величину — — —.—

1 и 50 50

Погрешность, обусловленная изменением напряжения на входной шине, определяется величиной входного тока, сопротивлением источника входного тока и коэффициентом усиления напряжения усилителя на транзисторе 3.

Наибольшая погрешность обусловлена тем, что ток коллектора транзистора 1 (выходной ток) и ток эмиттера этого транзистора отличаются на величину тока его базы. Для уменьшения погрешности можно использовать супербета транзистор с -1000 или полевые транзисторы, либо организовать для транзистора 1 цепь положительной связи для базового тока.

1480095

11азначение транзистора 2 следующее. При отпирании транзистора 1 одновременно отпирается и транзистор

2, который образует совместно с транзистором 4 петлю положительной обратной связи для сигнала, выделяющегося на коллекторе транзистора 3. С увеличением напряжения на коллекторе транзистора 3 возрастает и ток коллектора транзистора 4, а.так как транзистор 3 охвачен отрицательной обратной связью с использованием транзистора 1, то увеличится напряжение на базе транзистора 3.

В данной схеме может быть получено нулевое (в некоторых случаях отрицательное) сопротивление для входного сигнала. Компенсация уменьшения напряжения на входной шине осуществляется увеличением тока коллектора транзистора 3, при этом увеличивается базовый ток последнего. Это позволяет почти полностью компенсировать погрешность, обусловленную уменьшением базового тока транзистора З.Таким образом, благодаря транзистору

2 можно получить нулевое входное сопротивление схемы, исключить погрешности, обусловленные изменением по- 30 тенциала входной шины и изменением базового тока транзистора 3. B том случае, когда усилитель тока имеет отрицательное сопротивление, удается значительно снизить и погрешность, обусловленную наличием базового тока

35 транзистора 1 (полная компенсация последней погрешности возможна только при линейной зависимости р от тока коллектора), 40

Кроме того, транзистор 1 при отсутствии сигнала заперт, а при подаче сигнала переходит в активный режим. Однако, если транзистор 1 постоянно находится в активном режиме, то фронт выходного сигнала уменьшится примерно в два раза, задержка появления выходного сигнала также уменьшается примерно в два раза, задержка появления выходного сигнала также уменьшается в два раза. Если

50 подключить к эмиттеру транзистора 1 первый дополнительный генератор -(вытекающего) тока (не показано), то активный режим работы транзистора 1 будет обеспечен. Но при этом даже при отсутствии входного сигнала на выходной шине будет ток, заданный подключенным первым дополнительным генератором тока. Чтобы это исключить, необходимо коллектор транзистора 1 подключить ко второму дополнительному генератору (втекающего) тока.

Если в качестве транзистора l использован полевой транзистор l или базовый ток транзистора 1 каким-либо образом компенсируется, то необходим всего один генератор тока, подключенный одним выходом к эмиттеру (истоку), а вторым — к коллектору (стоку) транзистора 1.

В предлагаемом устройстье даже при отсутствии входного сигнала и закрытом (выходном) транзисторе 1 на выходной шине имеется ток, обусловленный неуправляемым током коллектора и токами утечки. Если в предлагаемом устройстве подключить коллектор (выходного) транзистора 1 к генератору тока, то имеется возможность скомпенсировать часть вышеназванных токов, тем самым уменьпить статическую случайную погрешность устройства. формула и з о б р е т е н и я

1. Усилитель тока, содержащий первый и второй транзисторы, имеющие одну структуру, базы которых объединены и подключены к коллектору третьего транзистора, имеющего ту же структуру, а эмиттеры через соответственно первый и второй резисторы подключены к общей шине, причем коллектор второго транзистора соединен с базой четвертого транзистора, а также третий резистор, первый вывод которого подключен к общей шйне, отличающий с я тем, что, с целью повышения стабильности коэффициента усиления, расширения динамического диапазона в сторону малых токов при сохранении быстродействия, введены дифференциальный усилитель, конденсатор, генератор тока, четвертый, пятый, шестой резисторы, причем база четвертого транзистора, имеющего другую структуру, соединена с вторым выводом третьего резистора и через четвертый резистор, а эмиттер через пятый резистор — с шиной источника питания, коллектор соединен с коллектором-третьего транзистора, между базой которого и шиной источника питания .включен генератор тока, причем инвертирующий вход дифферен1480095 инвертирующий вход дифференциального усилителя.

Составитель И.Водяхина

Редактор А.Долинич Техред М.Ходанич Корректор Н.Повидайчик

Заказ 2556/54 Тираж 885 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óàãîðîä, ул. Гагарина,)01 циального усилителя является входом усилителя тока и соединен с базой третьего транзистора, которая через шестой резистор подключена к эмиттеру первого транзистора, коллектор которого является выходом усилителя тока, выход дифференциального усилителя подключен к эмиттеру третьего транзистора и через конденсатор — к общей шине, к которой подключен не2. Усилитель тока по п.1, о т— личающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены первый и второй дополнительные генераторы тока, выходы которых под1р ключены соответственно к эмиттеру и коллектору первого транзистора.