Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСИЛИТЕЛЬ-ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТОКА
УСИЛИТЕЛЬ-ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТОКА

УСИЛИТЕЛЬ-ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТОКА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в интегральных аналоговых устройствах. Сущность изобретения: устройство содержит транзисторы 1, 2, 3, 4, 5 и генераторы тока 6, 7, 8, дополнительно введены диодные двухполюсники 9, 10, 11, 12 и изменены связи в схеме усилителя. За счет этого получено близкое к нулю значение входного сопротивления и обеспечено увеличение коэффициента усиления, а также его независимость от величины входного сопротивления. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2099862
Класс(ы) патента: H03K5/08
Номер заявки: 5057346/09
Дата подачи заявки: 31.07.1992
Дата публикации: 20.12.1997
Заявитель(и): Прокопенко Вадим Георгиевич
Автор(ы): Прокопенко Вадим Георгиевич
Патентообладатель(и): Прокопенко Вадим Георгиевич
Описание изобретения: Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в интегральных аналоговых устройствах.
Известен ограничитель тока (патент США N 4808858, кл. H ОЗ K 5/08), содержащий выходной транзистор, включенный по схеме с общей базой, к эмиттеру которого подключена переключательная диодная матрица, имеющая выходы для приема опорных токов и входного тока.
Недостатком данного ограничителя является высокое входное сопротивление и низкий коэффициент передачи на линейном участке характеристики.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является ограничитель тока (патент США N 4868429, кл. H ОЗ K 5/08, см. фиг. 12), содержащий первый транзистор, база которого является входом ограничителя, эмиттер соединен с эмиттером второго транзистора и выходом первого источника тока, третий транзистор, коллектор которого соединен с первой шиной питания, база соединена с коллектором четвертого транзистора, пятый транзистор, структура которого противоположна структуре первого, второго, третьего и четвертого транзисторов.
Недостатками этого устройства являются низкое значение коэффициента передачи (меньше единицы), а также повышенное входное сопротивление при малых токах смещения транзисторов.
Цель изобретения повышение коэффициента передачи усилителя-ограничителя тока и снижение его входного сопротивления.
Поставленная цель достигается тем, что в усилителе-ограничителе тока, содержащем первый транзистор, база которого является входом усилителя-ограничителя, эмиттер соединен с эмиттером второго транзистора и выходом первого источника тока, третий транзистор, коллектор которого соединен с первой шиной питания, база соединена с коллектором четвертого транзистора, пятый транзистор, структура которого противоположна структуре первого, второго, третьего и четвертого транзисторов, эмиттеры третьего и пятого транзисторов соединены через соответствующие первый и второй диодные двухполюсники с базой первого транзистора, базы третьего и пятого транзисторов соединены с выходами соответственно второго и третьего источников тока и через соответствующие третий и четвертый диодные двухполюсники соединены с базой второго транзистора, база и эмиттер четвертого транзистора соединены соответственно с базой первого транзистора и общей шиной, коллектор пятого транзистора соединен с второй шиной питания, первый и третий диодные двухполюсники состоят соответственно из N-1 и N последовательно соединенных транзисторов в диодном включении, идентичных по структуре первому транзистору, второй и четвертый диодные двухполюсники состоят соответственно из N-1 и N последовательно соединенных транзисторов, идентичных по структуре пятому транзистору, коллекторы первого и второго транзисторов являются выходами усилителя-ограничителя тока.
Предложенное устройство поясняется фиг. 1, на которой приведена его схема электрическая принципиальная, и фиг. 2, на которой показано распределение токов в устройстве при его работе.
Усилитель-ограничитель тока содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4 и пятый 5 транзисторы, первый 6, второй 7 и третий 8 источники тока, первый 9, второй 10, третий 11 и четвертый 12 диодные двухполюсники.
Работу предложенного устройства рассмотрим при следующих допущениях: транзисторы, имеющие одинаковую структуру, идентичны, токи базы транзисторов пренебрежимо малы по сравнению с их коллекторными токами, транзисторы работают на частотах много меньше граничной частоты коэффициента передачи транзисторов по току в схеме с общей базой.
Первоначально подаются напряжения на шины питания и токи источников тока такой величины, чтобы вывести все транзисторы в активный режим. При этом ток, протекающий в цепи диодных двухполюсников 11, 12, а также ток в цепи транзисторов 3, 5 и диодных двухполюсников 9, 10, устанавливается равным току I01 источника тока 8, а коллекторный ток транзистора 4 равным I02-I01, где I02 ток источника тока 7. Коллекторные токи транзисторов 1 и 2 устанавливаются равными половине тока I03 источника тока 6.
Поступающий на вход усилителя-ограничителя ток iвх делится на ток i1, протекающий в цепи диодного двухполюсника 9 и транзистора 3, и ток i2, протекающий в цепи диодного двухполюсника 10 и транзистора 5:
iвх i1 + i2 (1)
Транзистор 4 является усилительным элементом, охваченным глубокой отрицательной обратной связью с помощью цепи, образованной транзисторами 3, 5 и диодными двухполюсниками. Поэтому коллекторный ток этого транзистора практически не зависит от iвх. Соответственно этому остается неизменным и напряжение на входе усилителя-ограничителя, равное базо-эмиттерному напряжению Uбэ4 транзистора 4. Так как входное напряжение не зависит от входного тока, входное сопротивление усилителя-ограничителя, в пределах принятых допущений, равно нулю:

Для определения величины выходного тока необходимо просуммировать напряжения вдоль замкнутых контуров, образованных базо-эмиттерными р-n-переходами транзисторов 3, 5 и транзисторов диодных двухполюсников, а также транзисторов 1, 2 и 3 и диодных двухполюсников 9 и 11:

где Uбэ1, Uбэ2, Uбэ3 базо-эмиттерные напряжения транзисторов 1, 2 и 3 соответственно; Uбэ9, Uбэ10, Uбэ11, Uбэ12 базо-эмиттерные напряжения транзисторов диодных двухполюсников 9, 10, 11 и 12 соответственно.
Представляя базо-эмиттерные напряжения с помощью уравнения Эберса-Молла с точностью до значения обратного тока р-n-перехода Is, запишем уравнения (3), (4) в следующем виде:

где ϕт температурный потенциал;
Is1 обратный ток р-n-перехода транзисторов 1, 2, 3, 4 и транзисторов диодных двухполюсников 9 и 11;
Is2 обратный ток р-n-перехода транзистора 5 и транзисторов диодных двухполюсников 10 и 12.
После преобразования уравнения (5), (6) примут следующий вид:

Система уравнений (1), (7) и (8) позволяет определить зависимость выходного тока от входного:

где
Выражение (9) определяет зависимость iвых от iвх во всем диапазоне изменения выходного тока. Для малых iвх, соответствующих линейному участку передаточной характеристики усилителя-ограничителя (|iвх| <<> 2I 01) уравнение (9) можно приблизить следующим выражением:

то есть коэффициент усиления предлагаемого усилителя-ограничителя в области линейного участка характеристики равен:

Из (11) видно, что величину К0 легко сделать много большей единицы соответствующим выбором I03, I01 и N.
Таким образом, преимущество заявляемого усилителя-ограничителя тока по сравнению с прототипом является близкое к нулю значение входного сопротивления независимо от величины токов смещения транзисторов и диапазона изменения входного тока, повышенное значение коэффициента усиления и возможность его регулирования как изменением соотношения токов I03 и I01 источников токов 6 и 8, так и изменением числа диодов в составе диодных двухполюсников.
Формула изобретения: Усилитель-ограничитель тока, содержащий первый транзистор, база которого является входом усилителя-ограничителя, эмиттер соединен с эмиттером второго транзистора и выходом первого источника тока, третий транзистор, коллектор которого соединен с первой шиной питания, база соединена с коллектором четвертого транзистора, пятый резистор, структура которого противоположна структуре первого, второго, третьего и четвертого транзисторов, отличающийся тем, что эмиттеры третьего и пятого транзисторов соединены через соответствующие первый и второй диодные двухполюсники с базой первого транзистора, базы третьего и пятого транзисторов соединены с выходами соответственно второго и третьего источников тока и через соответствующие третий и четвертый диодные двухполюсники соединены с базой второго транзистора, база и эмиттер четвертого транзистора соединены соответственно с базой первого транзистора и общей шиной, коллектор пятого транзистора соединен с второй шиной питания, первый и третий диодные двухполюсники состоят соответственно из N 1 и N последовательно соединенных транзисторов в диодном включении, идентичных по структуре первому транзистору, второй и четвертый диодные двухполюсники состоят соответственно из N 1 и N последовательно соединенных транзисторов в диодном включении, идентичных по структуре пятому транзистору, коллекторы первого и второго транзисторов являются выходами усилителя-ограничителя тока.