SU1319245A1 - Operational amplifier - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и обеспечивает улучшение температурной стабильности напр жени  смещени . Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад, выполненный на транзисторах (Т) 1-6, два усилительных каскада, выполненных на Т 7 и 8, источники 9 и 10 тока, резисторы И и 17, Т 12-14. делитель 15 напр жени  и выходной повторитель 16 напр жени . Протекание режимных токов в каскадных с.хемах усилител  определ ет напр жение смещени , завис щее от температурного потенциала и коллекторных токов Ц транзисторов. Дл  минимизации напр жени  смещени  и его температурного дрейфа необходимо обеспечить равенство токов bg и Ье. Компенсаци  их различи  обеспечиваетс  за счет введени  Т 13 и 14 и делител  15 напр жени . 1 ил. (Л с со со 1ЧЭ 4 СлThe invention relates to radio engineering and provides an improvement in the temperature stability of the bias voltage. The operational amplifier contains an input differential cascade made on transistors (T) 1-6, two amplifier stages executed on T 7 and 8, current sources 9 and 10, resistors I and 17, T 12-14. divider 15 voltage and output follower 16 voltage. The flow of modal currents in the cascade amplifier circuits determines the bias voltage, depending on the temperature potential and collector currents of the transistors. To minimize the bias voltage and its temperature drift, it is necessary to ensure that the currents bg and le are equal. Compensation for their differences is provided by the introduction of T 13 and 14 and a voltage divider 15. 1 il. (L with with with 1ЧЭ 4 Сл

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в различных линейных схемах.The invention relates to radio engineering and can be used in various linear circuits.

Цель изобретени  - улучшение температурной стабильности напр жени  смеще- ни .The purpose of the invention is to improve the temperature stability of the bias voltage.

На чертеже представлена электрическа  принципиальна  схема операционного усилител .The drawing shows an electrical schematic diagram of an operational amplifier.

Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад, выполненный О на первых транзисторах 1 и 2, вторых транзисторах 3 и 4, третьих транзисторах 5 и 6, первый усилительный каскад, выполненный на транзисторе 7, второй усилительзисторов 13 и 14. Равенство токов 1к8 1к5+ 1км достигаетс  выбором соответствующей геометрии транзистора 14, площадь его эмиттерного пере.хода должна превышать площадь эмиттерного перехода транзистора 5 или 6, примерно в- (bj+Ijc ;The operational amplifier contains an input differential cascade made on the first transistors 1 and 2, the second transistors 3 and 4, the third transistors 5 and 6, the first amplifying cascade made on transistor 7, the second amplifier resistors 13 and 14. The equality of currents 1k8 1k5 + 1km is achieved by selecting the corresponding geometry of the transistor 14, the area of its emitter junction should exceed the area of the emitter junction of transistor 5 or 6, approximately b- (bj + Ijc;

1x5 Сб)1x5 Sat)

раз. Подключение транзистора 13 в коллекторную цепь транзистора 14 и выбор напр жени  делител  5 вблизи потенциала, равного половине действующего напр жени  источников питани , позвол ет исключить ощибку в величине коллекторного тока транзистора 14 из-за вли ни  модул ции толщины базы. Включение транзисторов 13 иtime. Connecting the transistor 13 to the collector circuit of the transistor 14 and selecting the voltage of the divider 5 near the potential equal to half the operating voltage of the power supply sources, eliminates the error in the collector current of the transistor 14 due to the effect of modulation of the base thickness. The inclusion of the transistors 13 and

ный каскад, выполненный на транзисторе 8, 14 компенсирует токовое различие нагружапервый источник 9 тока, второй источник 10 тока, первый резистор 11,четвертый транзистор 12, п тый транзистор 13, щестой транзистор 14, делитель 15 напр жени , выходной повторитель 16 напр жени , второй резистор 17.the cascade made on the transistor 8, 14 compensates the current difference load the first current source 9, the second current source 10, the first resistor 11, the fourth transistor 12, the fifth transistor 13, the sixth transistor 14, the voltage divider 15, the output follower voltage 16, second resistor 17.

Операционный усилитель работает следующим образом.The operational amplifier operates as follows.

Протекание режимных токов в каскадах схемы усилител  определ ет напр жение с.меп;ени , равноеThe flow of mode currents in the stages of the amplifier circuit determines the voltage of the c.

UCM : срт1п XUCM: Cp1p X

ь. « bi7s "Bi7

Р7Р8РГ Р7Р8РГ

2020

2525

ющего второго усиливающего каскада и минимизирует величину напр жени  смещени  и его температурного дрейфа.second amplifying stage and minimizes the magnitude of the bias voltage and its temperature drift.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Операционный усилитель, содержащий последовательно соединенные входной дифференциальный каскад, транзисторы каждого плеча которого включены по каскадной схеме, имеющий симметричный вход и несимметричный выход, первый усилительный каскад, выполненный на транзисторе , включенном по схеме с общим коллектором , второй усилительный каскад, выполненный на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, с первым источником тока в цепи коллектора и выходной повторитель напр жени , при этом каждое плечо входного дифференциального каскада выполнено на последовательно соединенных относительно источника питани  первом транзисторе,  вл ющемс  входным и имеющем одну структуру и включенном по схеме с общим коллектором, втором транзисторе , имеющем другую структуру и включенном по схеме с общей базой, и третьем транзисторе, имеющем ту же структуру , что и первый, при этом базы вторых транзисторов объединены и через второй источник тока соединены с соответствующей шиной источника питани , базы третьих транзисторов объединены и через первый резистор соединены с соответствующей шиной источника питани , а параллельно коллек- торно-базовому переходу третьего транзистора одного плеча введен база-эмиттерный переход четвертого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором транзистора первого усилительного каскада, причем коллектор третьего транзистора другого плеча  вл етс  выходом входного дифференциального каскада, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  температурной стабильности напр жени  смещени , в него введены делитель напр жени  и последовательно соединенные относительно источника питани  п тый и шестой транзисторы, имеющие ту же структуру, что и первый транAn operational amplifier containing a series-connected input differential stage, the transistors of each arm of which are connected in a cascade circuit, having a symmetrical input and a single-ended output, a first amplifying cascade performed on a transistor connected in a circuit with a common collector, a second amplifying cascade performed on a transistor included according to the common emitter circuit, with the first current source in the collector circuit and the output voltage follower, with each arm of the input differential terminal hell is made on the first transistor connected in series with the power source, which is an input and has one structure and is connected in a circuit with a common collector, a second transistor, which has a different structure and is connected in a scheme with a common base, and a third transistor, which has the same structure as and the first, while the bases of the second transistors are connected and connected via the second current source to the corresponding power supply bus, the bases of the third transistors are connected and connected via the first resistor to the corresponding The base-emitter junction of the fourth transistor, the collector of which is connected to the collector of the transistor of the first amplifying stage, the collector of the third transistor of the other shoulder being the output of the input differential stage, characterized by that, in order to improve the temperature stability of the bias voltage, a voltage divider and series-connected with respect to the source and power fifth and sixth transistors having the same structure as the first tran Р5(6) р|2P5 (6) p | 2 1К|1 Pl21K | 1 Pl2 где фг - U, where fg is U, температурный потенциал; коллекторный ток i транзистора; Р, - коэффициент усилени  i транзистора; Rii(i7)- ток через резистор, включенный вtemperature potential; collector current i transistor; P, is the gain factor i of the transistor; Rii (i7) - current through the resistor included in эмиттер 12(7) транзистора. Счита  1к11 biY и положив транзисторов равными, получим, что дл  минимизации напр жени  смещени  и его температурного дрейфа необходимо обеспечить равенство между токами bg и bs-j- 1к@. Различие данных токов на величину напр жени  смещени  особенно про вл етс  при уменьшении р транзисторов, что происходит , например, при уменьшении температуры окружающей среды, обычно IKS (8-10(1к5+1кб)). Увеличение режимных токов транзисторов 5 и 6, которое можно достигнуть увеличением токов в транзисторах входного дифференциального усили- тел , приводит к увеличению входных токов операционного усилител , уменьщению его входного сопротивлени . С другой стороны , уменьшение тока Ь невозможно из-за обеспечени  требуемой нагрузочной способности усилител  и скорости нарастани  выходного напр жени . Компенсацию данного токового различи  можно обеспечить путем подключени  п того и шестого транemitter 12 (7) transistor. Assuming 1k11 biY and putting the transistors equal, we find that to minimize the bias voltage and its temperature drift, it is necessary to ensure equality between the currents bg and bs-j-1k @. The difference in these currents by the magnitude of the bias voltage is especially manifested when the p transistors decrease, which occurs, for example, when the ambient temperature decreases, usually IKS (8-10 (1k5 + 1kb)). An increase in the transient currents of transistors 5 and 6, which can be achieved by increasing the currents in the transistors of the input differential amplifier, leads to an increase in the input currents of the operational amplifier, reducing its input resistance. On the other hand, the decrease in current b is impossible due to the provision of the required load capacity of the amplifier and the rise rate of the output voltage. This current difference can be compensated by connecting the fifth and sixth tran зисторов 13 и 14. Равенство токов 1к8 1к5+ 1км достигаетс  выбором соответствующей геометрии транзистора 14, площадь его эмиттерного пере.хода должна превышать площадь эмиттерного перехода транзистора 5 или 6, примерно в- (bj+Ijc ;Sistors 13 and 14. The equality of currents 1k8 1k5 + 1km is achieved by selecting the appropriate geometry of the transistor 14, the area of its emitter transition should exceed the area of the emitter junction of transistor 5 or 6, approximately b- (bj + Ijc; 1x5 Сб)1x5 Sat) раз. Подключение транзистора 13 в коллекторную цепь транзистора 14 и выбор напр жени  делител  5 вблизи потенциала, равного половине действующего напр жени  источников питани , позвол ет исключить ощибку в величине коллекторного тока транзистора 14 из-за вли ни  модул ции толщины базы. Включение транзисторов 13 иtime. Connecting the transistor 13 to the collector circuit of the transistor 14 and selecting the voltage of the divider 5 near the potential equal to half the operating voltage of the power supply sources, eliminates the error in the collector current of the transistor 14 due to the effect of modulation of the base thickness. The inclusion of the transistors 13 and 14 компенсирует токовое различие нагружа0 14 compensates for current difference load 5five 00 5five 00 5five Q Q 5five ющего второго усиливающего каскада и минимизирует величину напр жени  смещени  и его температурного дрейфа.second amplifying stage and minimizes the magnitude of the bias voltage and its temperature drift. Формула изобретени Invention Formula Операционный усилитель, содержащий последовательно соединенные входной дифференциальный каскад, транзисторы каждого плеча которого включены по каскадной схеме, имеющий симметричный вход и несимметричный выход, первый усилительный каскад, выполненный на транзисторе , включенном по схеме с общим коллектором , второй усилительный каскад, выполненный на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, с первым источником тока в цепи коллектора и выходной повторитель напр жени , при этом каждое плечо входного дифференциального каскада выполнено на последовательно соединенных относительно источника питани  первом транзисторе,  вл ющемс  входным и имеющем одну структуру и включенном по схеме с общим коллектором, втором транзисторе , имеющем другую структуру и включенном по схеме с общей базой, и третьем транзисторе, имеющем ту же структуру , что и первый, при этом базы вторых транзисторов объединены и через второй источник тока соединены с соответствующей шиной источника питани , базы третьих транзисторов объединены и через первый резистор соединены с соответствующей шиной источника питани , а параллельно коллек- торно-базовому переходу третьего транзистора одного плеча введен база-эмиттерный переход четвертого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором транзистора первого усилительного каскада, причем коллектор третьего транзистора другого плеча  вл етс  выходом входного дифференциального каскада, отличающийс  тем,- что, с целью улучшени  температурной стабильности напр жени  смещени , в него введены делитель напр жени  и последовательно соединенные относительно источника питани  п тый и шестой транзисторы, имеющие ту же структуру, что и первый тран1319245 ,An operational amplifier containing a series-connected input differential stage, the transistors of each arm of which are connected in a cascade circuit, having a symmetrical input and a single-ended output, a first amplifying cascade performed on a transistor connected in a circuit with a common collector, a second amplifying cascade performed on a transistor included according to the common emitter circuit, with the first current source in the collector circuit and the output voltage follower, with each arm of the input differential terminal hell is made on the first transistor connected in series with the power source, which is an input and has one structure and is connected in a circuit with a common collector, a second transistor, which has a different structure and is connected in a scheme with a common base, and a third transistor, which has the same structure as and the first, while the bases of the second transistors are connected and connected via the second current source to the corresponding power supply bus, the bases of the third transistors are connected and connected via the first resistor to the corresponding The base-emitter junction of the fourth transistor, the collector of which is connected to the collector of the transistor of the first amplifying stage, the collector of the third transistor of the other shoulder being the output of the input differential stage, characterized by , - that, in order to improve the temperature stability of the bias voltage, a voltage divider and connected in series with respect to the source are introduced into it The power supply of the fifth and sixth transistors, having the same structure as the first trans-1319245, 3434 зистор, при этом база п того транзисторана к точке соединени  баз третьих транподключена к отводу делител  напр жени ,зисторов входного дифференциального каса база шестого транзистора подключе-када.A transistor, where the base of the p transistor is connected to the point of connection of the third bases and is connected to the tap of the voltage divider, the resistors of the input differential circuit, the base of the sixth transistor of the plug.