Усилитель тока
УСИЛИТЕЛЬ ТОКА, содержащий первый и второй транзисторы, образующие согласованную пару, базы которых объединены, коллектор первого транзистора является, входом усилителя тока, коллектор второго транзистора - выходом усилителя тока, а эмиттер соединен с общей шиной, при этом между коллектором и базой первого транзистора включен, повторитель напряжения, отлич ающийс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона в сторонуйалых токов, повьппения коэффициента усиления , в него введены первый и второй резисторы, распределитель тока, дифференциальный усилитель, третий и четвертый транзисторы, образующие дополнительную согласованную пару, при этом эмиттер третьего транзистора соединен с общей шиной и через второй резистор с эмиттером четвертого транзистора, база которого соединена с базой и коллектором третьего транзистора и неинвертирующим входом дифференциального усилителя, I выход которого соединен с эмиттером первого транзистора и через первый (Л резистор с эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя и входом распределителя тока, общий вывод Которого соединен с соответствующей виной источника питания, а вход - с коллектором третьего транзистора. ср 00 413
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН,,SU„., 117198 (я) 4 Н 03 Р 3! 4 5
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ
М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3732200/24-09 (22) 30.03.84 (46) 07.08.85. Бюл. В 29 (72) А.В, Чурбаков, В.Г. Буткевич, Н.И, Двоеглазов, В.Ф. Цеплис и В.Ф. Федючок (53) 621.385.024(088.8) (56) Патент Великобритании В 1349310, кЛ. Н 3 Т, опублик. 1974.
Патент Великобритании и 1497102, кл. Н 3, опублик, 1978 (прототип). (54)(57) УСИЛИТЕЛЬ ТОКА, содержащий первый и второй транзисторы, образующие согласованную пару, базы которьм объединены, коллектор первого транзистора является входом усилителя тока, коллектор второго транзистора - выходом усилителя тока, а эмиттер соединен с общей шиной, при этом между коллектором и базой первого транзистора включен повторитель напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона в сторону малых токов, повьппения коэффициента усиления, в него введены первый и второй резисторы, распределитель тока, дифференциальный усилитель, третий и четвертый транзисторы, образующие дополнительную согласованную пару, при этом эмиттер третьего транзистора соединен с общей шиной и через второй резистор с эмнттером четвертого транзистора, база которого соединена с базой и коллектором третьего транзистора и неинвертирующим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с эмиттером первого транзистора и через первый резистор с эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого соединен с инвертирунпцим входом диффе-, ренциального усилителя и входом распределителя тока, общий вывод которого соединен с соответствукщей шиной источника питания, а вход - с коллектором третьего транзистора.
1171984
Е к1
AU = U In — —, Ik
К2
35 где U — температурный потенциал.
Для третьего и четвертого транзисторов 8 и 9, образующих дополнительную согласованную пару, значения их коллекторных токов I8 и I> соответственно равны
U n — U&8&
I = — — - — -(2) R
Е1я - 0 &б&
Ф
8 где U - напряжение источника питания; U - падение напряжения на эмит958 терном переходе транзисто-. ра 8;
R6 R - сопротивления резисторов
7 распределителя 5 тока.
Необходимо подчеркнуть, что потенциалы коллекторов указанных транзисторов выравниваются за счет воздействия дифференциального усилителя 10 через второй резистор 12 на эмиттер четвертого транзистора 9.
Изобретение относится к полупроводниковым усилителям, а именно к усилителям тока, и может быть использовано для построения усилителей малых токов, начиная с 10 "2A. S
Цель изобретения — расширение динамического диапазона в сторону малых токов, повышение коэффициента усиления.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема усилителя тока.
Усилитель содержит первый транзистор 1, второй транзистор 2, повто-. ритель 3 напряжения, выполненный, например, на операционном усилителе, источник 4 питания, распределитель
5 тока, выполненный, например, в виде резисторов 6 и 7, третий и четвертый транзисторы 8 и 9, дифферен- 20 циальный усилитель 1О, первый и второй резисторы 11 и 12.
Усилитель работает следующим образом.
Функциональная связь разности падений напряжения на эмиттерных переходах hU первого и второго транзисторов 1 и 2, образующих согласованную пару, с коллекторными токами этих транзисторов Е „и I к2 выражает- 30 ся
В результате подстановки в уравнение (1) выражений (2) получаем, что на втором резисторе 12 выделяет. ся напряжение
6 которое от напряжения питания не зависит.
Если выбрать коллекторный ток ответного транзистора 2 значительно меньшим, чем ток через первый резистор 11, то выходное напряжение дифференциального усилителя 10 равно
U =gln--- (1+- — ), (4) м
1о т В )
rye R„„z R<2- сопротивления первого и второго резисторов 11 и 12.
Из схемы устройства видно, что
U = LP jn ——
I вых т
&х (5) т.е.,при небольших отношениях сопротивлений резисторов 6, 7, 11 и 12 можно получать значительные коэффициенты усиления. Например, при отношении сопротивлений резисторов 6 и 7, равном 10, и при отношении сопротивлений резисторов 11 и 12, равном 4, коэффициент усиления по току равен 10 . В известном усилителе этот коэффициент не более 10.
3а счет изменения сопротивлений резисторов можно управлять коэффициентом усиления от 1 до 10 при сохранении высокой термостабильности и линейности при условии, что выходной ток не превышает единиц миллиампер. Возможность регулирования так как потенциалы выхода дифференциального усилителя 10 и эмиттера первого транзистора 1 равны, т.е. разность падений напряжения на эмиттерных переходах первого и второго транзисторов 1 и 2 равна Ч .
Подставляя в уравнение (5) выражение (4) и разрешая полученное уравнение относительно входного и выходного токов, получаем
1171984
Составитель Н. Дубровская
Редактор О. Юрковецкая Техред М.Кузьма Корректор Л. Бескид
Заказ 4915/50 Тираж 872
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подпис ное
Филиал ППП "Патент", r . .Ужгород, ул. Проектная, 4
-коэффициента усиления в широких пределах расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства.
При выходных токах более 2-3 мА появляется погрешность из-за наличия внутреннего сопротивления эмиттерного перехода.
В предлагаемом устройстве устранено влияние транзисторов и обратных 10 токов их P - n -переходов на точность и термостабильность коэффициентов усиления по току. Основным условием является идентичность параметров транзисторов в парах. 15
Устройство, выполненное на транзисторных парах типа 159Н Т1В и операционных усилителях типа
К1409У,".1Б, позволяет усиливать токи в 10 раз, начиная от 5 10 А.
Изобретение позволяет расширить динамический диапазон усиливаемых входных токов до уровней 10 А и увеличить коэффициент усиления до
10, обеспечивая при этом возмож1 ность плавной регулировки его в широких пределах. Устройство может быть выполнено в виде монолитной интегральной схемы.
