×
29.12.2017
217.015.f52a

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ПОВЫШЕННЫМ ОСЛАБЛЕНИЕМ СИНФАЗНОГО СИГНАЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электроники и радиотехники. Технический результат: уменьшение коэффициента передачи входного синфазного сигнала. Технический результат достигается за счет новых элементов и связей, введенных в дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала: второй (3) токовой выход входного дифференциального каскада (1) связан со входом второго (9) токового зеркала через первую (10) цепь согласования потенциалов, а четвертый (5) токовый выход входного дифференциального каскада (1) связан со входом первого (7) токового зеркала через вторую (11) цепь согласования потенциалов. 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электроники и измерительной техники и может быть использовано в качестве устройства усиления сигналов различных датчиков, в структуре аналоговых микросхем, работающих в условиях синфазных помех.

Для работы в составе измерительных систем необходимы дифференциальные усилители сигналов различных сенсоров, обеспечивающие высокое ослабление синфазной составляющей двух входных напряжений.

В современной электронике широко применяются дифференциальные усилители (ДУ) с многоканальным входным каскадом, работающим на симметричную дифференциальную нагрузку на основе двух токовых зеркал [1-10]. Благодаря такому решению имеется потенциальная возможность существенного уменьшения коэффициента передачи синфазного сигнала (Ксф), которая, однако, не всегда реализуется.

Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является дифференциальный усилитель по патенту US №1385255. Он содержит входной дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, третий 4 и четвертый 5 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, причем фазы выходных токов первого 2 и второго 3 токовых выходов входного дифференциального каскада 1 противоположны фазам выходных токов третьего 4 и четвертого 5 токовых выходов входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход устройства, связанный с первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом первого 7 токового зеркала, второй 8 токовый выход устройства, связанный с третьим 4 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом второго 9 токового зеркала, причем второй 3 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом второго 9 токового зеркала, а четвертоый 5 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом первого 7 токового зеркала.

Существенный недостаток известного ДУ состоит в том, что он характеризуется невысоким значением коэффициента ослабления входного синфазного сигнала

где Kd>>1 - дифференциальный коэффициент усиления ДУ;

Ксф<<1 - коэффициент передачи входного синфазного сигнала ДУ.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в уменьшении коэффициента передачи синфазного сигнала Ксф при неизменном Kd. В конечном итоге это повышает Кос.сф (1).

Поставленная задача достигается тем, что в дифференциальном усилителе (фиг. 1) входной дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, третий 4 и четвертый 5 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, причем фазы выходных токов первого 2 и второго 3 токовых выходов входного дифференциального каскада 1 противоположны фазам выходных токов третьего 4 и четвертого 5 токовых выходов входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход устройства, связанный с первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом первого 7 токового зеркала, второй 8 токовый выход устройства, связанный с третьим 4 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом второго 9 токового зеркала, причем второй 3 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом второго 9 токового зеркала, а четвертый 5 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом первого 7 токового зеркала, предусмотрены новые элементы и связи - второй 3 токовой выход входной дифференциального каскада 1 связан со входом второго 9 токового зеркала через первую 10 цепь согласования потенциалов, а четвертый 5 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом первого 7 токового зеркала через вторую 11 цепь согласования потенциалов.

На фиг. 1 показана схема ДУ-прототипа, а на фиг. 2 - функциональная схема заявляемого ДУ в соответствии с формулой изобретения.

На фиг. 3 представлена схема заявляемого устройства с конкретным выполнением входного дифференциального каскада 1, который в данном случае соответствует входному каскаду ДУ-прототипа.

На фиг. 4 приведена схема заявляемого ДУ фиг. 2 в среде PSpice на моделях интегральных транзисторов АБМК_1.4 (ОАО «Интеграл», г. Минск).

На фиг. 5 представлена частотная зависимость коэффициента передачи синфазного сигнала Ксф схемы ДУ фиг. 4 от величины напряжений на цепях согласования потенциалов (10 и 11): Е10=Е11=V4=V6=vvar=5B и Е10=Е11=V4=V6=vvar=0B для случая, когда статическое напряжение на выходах 6 и 8 равно 5В.

Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала (фиг. 2) содержит входной дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, третий 4 и четвертый 5 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, причем фазы выходных токов первого 2 и второго 3 токовых выходов входного дифференциального каскада 1 противоположны фазам выходных токов третьего 4 и четвертого 5 токовых выходов входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход устройства, связанный с первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом первого 7 токового зеркала, второй 8 токовый выход устройства, связанный с третьим 4 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом второго 9 токового зеркала, причем второй 3 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом второго 9 токового зеркала, а четвертый 5 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом первого 7 токового зеркала. Второй 3 токовой выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом второго 9 токового зеркала через первую 10 цепь согласования потенциалов, а четвертый 5 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом первого 7 токового зеркала через вторую 11 цепь согласования потенциалов. Рассмотрим работу заявляемого ДУ (фиг. 2).

ДУ рассматриваемого класса характеризуется (благодаря высокой симметрии) потенциально высоким значением коэффициента ослабления входных синфазных сигналов. Однако на практике эти возможности не реализуются из-за влияния на Ксф напряжений Эрли выходных транзисторов входного дифференциального каскада 1.

Изменение входного синфазного сигнала на величину uc приводит к изменению тока iR0 общей истоковой цепи входного дифференциального каскада

Приращение данного тока iR0 передается в истоки транзисторов 12 и 13 и вызывает соответствующие приращения токов эмиттера i транзисторов 16 и 17 (18, 19):

При этом токи выходов 2, 4, 3, 5 и выходные токи первого 7 и второго 9 токовых зеркал:

В результате для первого 6 токового выхода устройства можно найти приращение тока в нагрузке Rн1, выходное напряжение uвых.6, а также коэффициент Ксф.6 для данного выхода:

Из последнего уравнения следует, что при выполнении условий

коэффициент передачи синфазного сигнала Ксф близок к нулю, что соответствует высоким значениям Кос.сф.

Однако на практике условие (16) не реализуется из-за неодинакового деления тока стока ic транзистора 12 (13) между эмиттерами транзисторов 16 и 17 (транзисторов 18, 19). Данный эффект обусловлен влиянием напряжения Эрли транзисторов 16 и 17 на данное перераспределение тока ic12 (ic13). На практике ток эмиттера и коллектора транзистора 17 (19) будет всегда больше, чем ток эмиттера и коллектора транзистора 16 (18). Это связано с более высоким уровнем напряжения коллектор-база транзисторов 17 (19) по сравнению с напряжением коллектор-база транзистора 16 (18). Как следствие, коэффициент Ксф в ДУ-прототипе получается небольшим.

Для уменьшения коэффициента Ксф в заявляемую схему вводятся цепи согласования потенциалов 10 и 11, которые выравнивают коэффициенты деления тока стока транзистора 12 (13) между эмиттерами транзисторов 16 и 17 (транзисторов 18 и 19). Это позволяет получить полную взаимную компенсацию токов от синфазного сигнала в цепи выходов 6 и 8. Данный вывод подтверждается результатами компьютерного моделирования, представленными на фиг. 5. За счет выбора параметров цепей согласования 10 и 11 коэффициент передачи синфазного сигнала предлагаемого ДУ уменьшается с -57 дБ до -198 дБ, т.е. более чем в несколько миллионов раз.

Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом по ослаблению синфазных сигналов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Патент SU 1385255

2. Патент US 6.972.623, fig. 7

3. Патентная заявка US 2005/0285677, fig. 1

4. Патент US 4.417.292, fig. 1

5. Патент US 5.070.306, fig. 3

6. Патент US 5.955.922

7. Патент US 5.610.547, fig. 34

8. Патентная заявка US 2010/001797, fig. 3

9. Патентная заявка US 2014/0197888

10. Патент US 5.610.547, fig. 28

Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала, содержащий входной дифференциальный каскад, первый и второй синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада, третий и четвертый синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада, причем фазы выходных токов первого и второго токовых выходов входного дифференциального каскада противоположны фазам выходных токов третьего и четвертого токовых выходов входного дифференциального каскада, первый токовый выход устройства, связанный с первым токовым выходом входного дифференциального каскада и выходом первого токового зеркала, второй токовый выход устройства, связанный с третьим токовым выходом входного дифференциального каскада и выходом второго токового зеркала, причем второй токовый выход входного дифференциального каскада связан со входом второго токового зеркала, а четвертый токовый выход входного дифференциального каскада связан со входом первого токового зеркала, отличающийся тем, что второй токовой выход входного дифференциального каскада связан со входом второго токового зеркала через первую цепь согласования потенциалов, а четвертый токовый выход входного дифференциального каскада связан со входом первого токового зеркала через вторую цепь согласования потенциалов.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ПОВЫШЕННЫМ ОСЛАБЛЕНИЕМ СИНФАЗНОГО СИГНАЛА
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ПОВЫШЕННЫМ ОСЛАБЛЕНИЕМ СИНФАЗНОГО СИГНАЛА
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ПОВЫШЕННЫМ ОСЛАБЛЕНИЕМ СИНФАЗНОГО СИГНАЛА
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ПОВЫШЕННЫМ ОСЛАБЛЕНИЕМ СИНФАЗНОГО СИГНАЛА
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ПОВЫШЕННЫМ ОСЛАБЛЕНИЕМ СИНФАЗНОГО СИГНАЛА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 358.
27.01.2013
№216.012.215a

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса f. Избирательный усилитель, содержит первый (1) входной транзистор, источник входного сигнала (2),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474039
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.215b

Избирательный усилитель

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации и т.п. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474040
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24ea

Операционный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является уменьшение входного статического тока ОУ, а также повышение быстродействия ОУ при импульсных входных сигналах. Операционный усилитель содержит первый (1) и второй (2) входные транзисторы, неинвертирующий вход...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474952
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24eb

Дифференциальный усилитель с расширенным диапазоном изменения входного синфазного сигнала

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является расширение допустимого диапазона изменения входных синфазных сигналов на 0,7÷0,8, что является существенным улучшением одного из важных качественных показателей ДУ. Дифференциальный усилитель с расширенным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474953
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24ec

Токовое зеркало

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение точности передачи малых входных токов токового зеркала Вильсона при его реализации на p-n-p транзисторах с изоляцией p-n переходами на подложку. Токовое зеркало содержит первый (1) входной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474954
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b1

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса f. Избирательный усилитель содержит источник сигнала (1), связанный со входом устройства (2), первый (3)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475937
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b2

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса f. Избирательный усилитель содержит входной транзистор (1), эмиттер которого через первый (2)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475938
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b3

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации и т.п. Технический результат заключается в повышении добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475939
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b4

Радиационно-стойкий дифференциальный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является повышение стабильности коэффициента усиления по напряжению при радиационном воздействии. Радиационно-стойкий дифференциальный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (1) с общей эмиттерной цепью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475940
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.28b5

Дифференциальный усилитель с комплементарным входным каскадом

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является обеспечение высокой стабильности статического режима дифференциального усилителя и повышение значения его коэффициента усиления по напряжению. Дифференциальный усилитель с комплементарным входным каскадом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475941
Дата охранного документа: 20.02.2013
Показаны записи 1-10 из 240.
20.04.2014
№216.012.bb74

Быстродействующий аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники и связи. Технический результат заключается в расширении в несколько раз предельного частотного диапазона обрабатываемых входных сигналов АЦП за счет снижения погрешности передачи входных дифференциальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513716
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.05.2014
№216.012.c282

Быстродействующий драйвер дифференциальной линии связи

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления и преобразования аналоговых сигналов, в структуре «систем на кристалле» и «систем в корпусе» различного функционального назначения (например, операционных усилителей, работающих на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515543
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.05.2014
№216.012.cacc

Быстродействующий датчик физических величин с потенциальным выходом

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и автоматики и может быть использовано в датчиках, обеспечивающих измерение различных физических величин. Техническим результатом является повышение быстродействия датчика за счет минимизации влияния внутренней емкости 2...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517682
Дата охранного документа: 27.05.2014
27.05.2014
№216.012.cadc

Широкополосный аттенюатор для быстродействующих аналоговых и аналого-цифровых интерфейсов

Широкополосный аттенюатор для быстродействующих аналоговых и аналого-цифровых интерфейсов относится к области измерительной техники, электротехники, радиотехники и связи и может использоваться в структуре различных интерфейсов, в измерительных приборах, быстродействующих аналого-цифровых (АЦП)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517698
Дата охранного документа: 27.05.2014
10.06.2014
№216.012.cfea

Сверхбыстродействующий параллельный аналого-цифровой преобразователь с дифференциальным входом

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники, радиотехники и связи. Технический результат: расширение в несколько раз частотного диапазона обрабатываемых сигналов АЦП за счет снижения погрешности передачи входных дифференциальных напряжений от источников входных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518997
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.06.2014
№216.012.d149

Управляемый усилитель и смеситель аналоговых сигналов на базе дифференциального каскада дарлингтона

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в радиоприемных устройствах, фазовых детекторах и модуляторах, а также в системах умножения частоты или в качестве усилителя, коэффициент передачи по напряжению которого с входов канала «X» зависит от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519348
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.06.2014
№216.012.d190

Широкополосный повторитель напряжения

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот широкополосного повторителя напряжения при наличии емкости на выходе С, которая не может быть уменьшена по объективным причинам - является неотъемлемой частью цепи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519419
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.06.2014
№216.012.d19a

Измерительный усилитель с управляемыми параметрами амплитудно-частотной характеристики

Изобретение относится к области измерительной техники, радиотехники и связи и может использоваться в устройствах фильтрации радиосигналов, телевидении, радиолокации. Технический результат заключается в увеличении затухания выходного сигнала в диапазоне низких частот при повышенной и достаточно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519429
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.07.2014
№216.012.dbc8

Быстродействующий драйвер емкостной нагрузки

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления и преобразования аналоговых и цифровых импульсных сигналов в устройствах различного функционального назначения, работающих на емкостную нагрузку. Достигаемый технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522042
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.07.2014
№216.012.e026

Компенсационный стабилизатор напряжения

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения и снижении минимальной разности напряжения вход-выход стабилизатора. Для этого предложен стабилизатор напряжения, содержащий первый и второй транзисторы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523168
Дата охранного документа: 20.07.2014
+ добавить свой РИД