усилитель тока
Классы МПК: | H03F3/343 только на полупроводниковых приборах H03F3/04 выполненные только на полупроводниковых приборах (последующие подгруппы имеют преимущество) |
Патентообладатель(и): | Прокопенко Вадим Георгиевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-07-31 публикация патента:
20.02.1996 |
Использование: в измерительной и в вычислительной технике, технике связи. Сущность изобретения: расширение диапазона регулирования коэффициента усиления и снижение входного сопротивления, это достигается тем, что в усилителе тока, содержащем транзисторы (Т) 1-4 и генераторы тока 5-7, состоящем только из двух каскадов: входного на Т1 и Т2 и выходного на Т4, промежуточный каскад эмиттерного повторителя в прототипе замещен практически безынерционным элементом - диодом на 13. Вследствие того, что коллектор первого Т1 соединен с коллектором Т4 и выходом усилителя тока и входной ток поступает в нагрузку, уменьшено усиление выходного каскада на Т4, что позволяет снизить ток смещения Т4. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
УСИЛИТЕЛЬ ТОКА, содержащий первый транзистор, эмиттер которого является входом усилителя тока и соединен с выходом первого генератора тока и базой второго транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор - к базам первого и третьего транзисторов и выходу второго генератора тока, четвертый транзистор, база которого соединена с эмиттером третьего транзистора и выходом третьего генератора тока, эмиттер - с эмиттером второго транзистора, а коллектор является выходом усилителя тока, отличающийся тем, что коллектор третьего транзистора подключен к базе первого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором четвертого транзистора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерительной технике, технике связи, вычислительной технике. Известен усилитель тока, содержащий соединенные последовательно первый и второй транзисторы в диодном включении, образующие совместно с генератором постоянного тока источник напряжения смещения, подаваемого на базу третьего транзистора, коллектор которого является выходом усилителя тока, а эмиттер соединен с коллектором четвертого транзистора и первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с базой четвертого транзистора и является входом усилителя тока [1]Также известен усилитель тока, содержащий первый и второй транзисторы, базы и коллекторы которых подключены к входу усилителя и базе третьего транзистора, коллектор которого является выходом усилителя, а эмиттер соединен с коллектором четвертого транзистора, база которого соединена с эмиттером второго транзистора и коллектором пятого транзистора, база которого соединена с эмиттером первого транзистора и коллектором и базой шестого транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттерами четвертого и пятого транзисторов и общей шиной [2]
Общим недостатком данных усилителей является повышенное входное сопротивление, что снижает их быстродействие, а также низкая экономичность вследствие того, что потребление тока цепями смещения сравнимо с потреблением тока усилительными транзисторами. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является усилитель тока, содержащий первый транзистор, эмиттер которого является входом усилителя тока и соединен с выходом первого генератора тока и базой второго транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор к базам первого и третьего транзисторов и выходу второго генератора тока, четвертый транзистор, база которого соединена с эмиттером третьего транзистора и выходом третьего генератора тока, эмиттер с эмиттером второго транзистора, а коллектор является выходом усилителя тока [3]
Недостатком этого усилителя является большое число каскадов входной каскад на первом и втором транзисторах, каскад эмиттерного повторителя на третьем транзисторе, выходной каскад на четвертом транзисторе. Так как каскады включены последовательно, задержка сигнала в усилителе равна сумме задержек в каждом каскаде. В результате усилитель имеет пониженное быстродействие. Кроме этого, недостатком усилителя является то, что входной ток не поступает в нагрузку, вследствие чего необходимо повышенное усиление выходного каскада, что требует увеличения тока смещения четвертого транзистора и соответствующего роста потребляемого тока. Цель изобретения повышение быстродействия и снижение энергопотребления усилителя тока. Это достигается тем, что в усилителе тока, содержащем первый транзистор, эмиттер которого является входом усилителя тока и соединен с выходом первого генератора тока и базой второго транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор к базам первого и третьего транзисторов и выходу второго генератора тока, четвертый транзистор, база которого соединена с эмиттером третьего транзистора и выходом третьего генератора тока, эмиттер с эмиттером второго транзистора, а коллектор является выходом усилителя тока, коллектор третьего транзистора подключен к базе первого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором четвертого транзистора. На фиг.1 приведена электрическая принципиальная схема предложенного усилителя тока; на фиг.2 показано распределение токов в схеме усилителя при его работе. Усилитель тока содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 транзисторы, первый 5, второй 6 и третий 7 генераторы тока. Работу усилителя тока рассмотрим при следующих допущениях: все транзисторы идентичны, токи базы транзисторов пренебрежимо малы по сравнению с их коллекторными токами, транзисторы работают на частотах много меньших f -граничной частоты коэффициента передачи транзисторов по току в схеме с общей базой, внутреннее сопротивление генераторов тока бесконечно велико. Первоначально подаются токи генераторов тока и напряжения на соответствующие шины питания такой величины, чтобы вывести все транзисторы в активный режим. При этом коллекторные токи транзисторов 1 и 3 устанавливаются равными соответственно токам I01 и I03 генераторов тока 5 и 7, а коллекторный ток транзистора 2 равным I02-I03, где I02 ток генератора тока 6. Для определения коллекторного тока I1 транзистора 4 просуммируем напряжения вдоль замкнутого контура, образованного базо-эмиттерными p-n-переходами транзисторов. Согласно второму закону Кирхгофа
Uбэ1 + Uбэ2 Uбэ3 + Uбэ4 (1) где Uбэi базоэмиттерное напряжение i-го транзистора. Выразив базоэмиттерные напряжения транзисторов через уравнение Эберса-Молла с точностью до значения обратного тока p-n-перехода IS, перепишем (1) в следующем виде:
тln + тln тln + тln,
(2) где т температурный потенциал. Из выражения (2) имеем
I01(I02 I03) I03I1 или I1= I -1 (3)
При подаче на вход усилителя входного тока iвх коллекторные токи транзисторов получат соответствующие приращения (см.фиг.2). При этом уравнение (2) преобразуется к следующему виду:
тln + тln тln + тln
(4) или с учетом выражения (3)
(I01-iвх)(I02-I03) II -1-i,
(5) где i1 приращение коллекторного тока транзистора 4. Из выражения (5) находим i1
i1= i -1
(6)
Выходной ток усилителя равен
iвых= iвх+i1= i
(7)
Таким образом, при одинаковом значении коэффициента передачи предложенный усилитель состоит только из двух каскадов входного на транзисторах 1 и 2 и выходного на транзисторе 4, промежуточный же каскад эмиттерного повторителя заменен практически безынерционным элементом диодом. При этом вследствие того, что коллектор первого транзистора соединен с выходом усилителя и входной ток поступает в нагрузку, уменьшено усиление выходного каскада, что позволило снизить ток смеще- ния транзистора 4 с в прототипе до I -1 в предложенном усилителе.
Класс H03F3/343 только на полупроводниковых приборах
биполярное токовое зеркало с регулируемым коэффициентом передачи - патент 2422980 (27.06.2011) | |
широкополосный усилитель с цепью компенсации входных токов - патент 2405244 (27.11.2010) | |
токовое зеркало с цепью нагрузки в виде каскада на транзисторе с общим эмиттером - патент 2402150 (20.10.2010) | |
биполярное токовое зеркало с регулируемым коэффициентом передачи - патент 2377633 (27.12.2009) | |
токовое зеркало - патент 2365971 (27.08.2009) | |
токовое зеркало - патент 2365970 (27.08.2009) | |
токовое зеркало - патент 2362202 (20.07.2009) | |
активная нагрузка дифференциальных усилителей - патент 2346384 (10.02.2009) | |
токовое зеркало - патент 2346383 (10.02.2009) | |
токовое зеркало - патент 2343627 (10.01.2009) |
Класс H03F3/04 выполненные только на полупроводниковых приборах (последующие подгруппы имеют преимущество)
буферный усилитель - патент 2495522 (10.10.2013) | |
токовое зеркало - патент 2368065 (20.09.2009) | |
токовое зеркало - патент 2367996 (20.09.2009) | |
токовое зеркало - патент 2365971 (27.08.2009) | |
токовое зеркало - патент 2365969 (27.08.2009) | |
токовое зеркало - патент 2362203 (20.07.2009) | |
столбцовый усилитель для матрицы кмоп датчиков видеосигналов - патент 2347325 (20.02.2009) | |
схема токового зеркала с автоматическим переключением диапазона - патент 2339156 (20.11.2008) | |
усилитель для радиотелефона - патент 2170488 (10.07.2001) | |
линейный усилитель мощности - патент 2156537 (20.09.2000) |