163139. lajstromszámú szabadalom • Műveleti erősítő
1631; 5 Az aktív terhelő áramkör, amely a 14, 15, 16 és 17 tranzisztorokat tartalmazza, a 11 és 12 tranzisztorok kollektorait a rajzon nem ábrázolt működtető feszültségforrásra köti, amely a 24 és 20 kapcsok közé van kötve. A 14, 15, 16 és 17 5 tranzisztorok a 11 és 12 tranzisztorokhoz képest eilenétes vezető típusúak. A 14, illetve 15 tranzisztor sorba van kötve a 11, illetve 12 tranzisztorral. A differenciálalakzatba kötött 16 és 17 tranzisztorok közösített 10 emitterei a 14 és 15 tranzisztorok bázisaira vannak kötve, és diódaként kötött 18 tranzisztoron át a működtető feszültséget szolgáltató 24 kapocsra csatlakoznak. A 16, illetve 17 tranzisztorok bázisai a 11, illetve 12 tranzisztorok kollektoraival vannak összekötve. A 16 tranzisztor kollektora diódaként kötött 25 tranzisztoron keresztül 20 referenciakapocsra csatlakozik. A 25 dióda kimenő 26 tranzisztor 2o bázisa és emittere közé van kötve. Az egymással ellentétes vezető típusú 26 tranzisztor és 17 tranzisztor sorba van kötve, és ezen tranzisztorok kollektorai 27 kimenő kapocsra csatlakoznak. A 14, 16, 15 és 17 tranzisztorok kapcsolása g5 olyan mechanizmust alkot, amelynél a 14 és 15 tranzisztorok vezetőképessége automatikusan úgy van beállítva, hogy illeszkedik a 13 tranzisztorból jövő áramhoz, amelyet a 19 és 20 kapcsok közé kötött külső áramforrás biztosít. Ez 30 azért van így elrendezve, mert a 14 és 15 tranzisztorok bázisának meghajtását 16 és 17 tranzisztorok vezérlik a 11 és 12 tranzisztorokon átfolyó áram függvényében. Még ha a 13 tranzisztoron átfolyó áramot viszonylag tág áramha- 35 tárok között állítjuk be valamilyen értékre, a 15 és 14 terhelő tranzisztorokon levő feszültség nem változik lényegesen. A 14 tranzisztor kollektoremitter feszültségé 2Vbe , ami a 14 és 16 tranzisztorok bázis-emitter átmenetei feszültségösszege. 40 Hasonlóképpen a 15 tranzisztor kollektor-emitter feszültsége is 2Vbe , a 15 és 17 tranzisztorok bázis-emitter átmenetein levő feszültségek következtében. Eredményként jelentéktelen közös modusú jelfeszültség jelentkezik a 14 és 15 tran- 45 zisztorokon. A 14 és 15 tranzisztorok kollektorimpedanciája viszonylag kicsi a közös modusú áram számára, minthogy ezéh tranzisztorok kollektorén emitter feszültsége a közös modusú áram nagy változásai esetén is lényegileg konstans. A differenciáláramoknál a 16 és 17 tranzisztoroknál azonos nagyságú, illetétes értelmű áramváltozások vannak, úgy, hogy a 14 és 15 tranzisztorok bázismeghajtása azonos és változatlan marad. Ennek eredményeként a 14 és 15 tranzisztorok kollektorimpedanciája a differenciális modusú áram számára igen nagy, és lényegileg a differenciális modusú áram teljes egészében a 16 és gg 17 tranzisztorok bázis-emitter útvonalán át folyik. A terhelő áramkör — amint azt ismertettük — modulált vezetőképességet biztosít a közös modusáram változásaival összhangban, míg a 65 ;9 6 differenciális áramfolyás számára nagy terhelő impedanciát biztosít. Ez a terhelő áramkör a differenciál erősítő áramköri alakzatoknál normálisan adódó közös modusú fojtáson túlmenő és nagyobb közös modusú jelfojtást biztosít. Amint az előzőekben említettük, a 16 és 17 tranzisztorok emitterei közösítve vannak és második differenciálerősítőként dolgoznak. Ezen differenciálerősítő kollektoráramainak amplitúdója a bázisra alkalmazott differenciál-jeláram bétaszorosával egyenlő. Az 1. ábrán bemutatott diódaként kötött 18 tranzisztor sorosan van kötve a 16 és 17 tranzisztorok emitter-kollektór áramútjaival, és a 14 és 15 tranzisztorok bázis-és emitterelektródjai közé van iktatva. A 18 dióda áteresztő irányban elő van feszítve a 16 és 17 tranzisztorok közös modusú emitter-kollektór áramával és a 14 és 15 tranzisztorokkal kapcsolatban dióda-tranzisztor összetételt alkot. Ha a 18 dióda átmenetfelülete kétszerese a 14 és 15 tranzisztorok átmenetfelületének, akkor a 18 diódán át folyó két mikroamperes áram a 14 és 15 tranzisztorok mindegyikében egy mikroamperes áramot fog előidézni. Példaképpen, ha a 21 diódában két mikroamperes előfeszítő áramot hozunk létre, akkor a 11 és 12 tranzisztorok mindegyikében egy mikroamperes áram fog folyni, és ugyancsak egy-egy mikroamper fog folyni a 14 és 15 tranzisztorokban is. Minthogy a 18 dióda átmenetfelülete kétszerese a 14 és 15 tranzisztorok bázis-emitter átmenet felületének és sorosan van kapcsolva a 16 és 17 tranzisztorokkal, a 18 diódán átfolyó áram két mikroamper lesz, és egyenlő a 16 és 17 tranzisztorokban külön-külön folyó egy mikroamperes áramok összegével. A diódaként kötött 25 tranzisztor és a 26 tranzisztor dióda-tranzisztor összetételt alkot, amelynek egységnyi áramerősítése van. A 16 és 17 tranzisztorok kollektorairól folyó egyenlő nagyságú nyugalmi áramok a 26 tranzisztorban olyan kollektoráramot keltenek, amely egyenlő a 16 tranzisztor kollektoráramával. A 17 és 26 tranzisztorok kollektorainak kimenő impedanciája igen nagy lehet, a készülék gyártásától függően. Ekkor a tranzisztorok terhelő áramköre a 27 kimenő kapocsra van csatolva, amely a 17 és 26 tranzisztorok közösített kollektoraihoz van kötve. Amint a fentiekben ismertettük, a 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 25 és 26 tranzisztorokban tág határok között lehet beállítani a működtető áramot. Példaképpen az 1. ábra szerinti integrált áramkört 20 nanoampertől 400 mikroamperig terjedő emitter-kollektor áram tartományban működtettük. Minthogy a 17 és 26 tranzisztorok kimenő kollektor impedanciája nagy, a műveleti erősítő feszültségerősítést az alkalmazott külső terhelőellenállás határozza meg és ez meghatározható számítással, az erősítő meredekségének felhasználásával. Ezt a meredekséget, mint a kimenő áramnak a 22 és 23 bemenő kapcsokon levő dif-
