Високолінійні двотактні балансні буфери напруги на біполярних транзисторах

Abstract

У статті розглянуті і проаналізовані схеми високолінійних швидкодіючих двотактних буферів напруги, побудованих на біполярних транзисторах. Обґрунтована актуальність і практична доцільність створення даного типу буферів напруги для отримання низької похибки лінійності й високої швидкодії. Запропоновано підхід до побудови буферів напруги, який базується на застосуванні відбивачів струму, які функціонують у двотактному балансному режимі. Розглянуто і проаналізовано наступні двотактні буфери напруги: найпростіша схема; схема із вхідними підсилювальними каскадами; схема із компенсацією вхідного струму; схема із вхідними каскадами на складених транзисторах Шиклаї. Для вказаних схем складені математичні моделі таких статичних характеристик як: малосигнальний коефіцієнт передачі напруги, похибка масштабу передатної характеристики, вхідний опір і навантажувальна здатність. Запропоновані буфери напруги зі зменшеним вихідним опором для чого додатково в схему введено двотактні підсилювачі постійного струму, охоплені глибоким від’ємним зворотнім зв’язком. Здійснено комп’ютерне моделювання статичних і динамічних характеристик запропонованих схем буферів напруги, зроблено порівняльний аналіз отриманих результатів і надано рекомендації щодо їх використання.

В статье рассмотрены и проанализированы схемы высоколинейных быстродействующих двухтактных буферов напряжения, построенных на биполярных транзисторах. Обоснована актуальность и практическая целесообразность создания данного типа буферов напряжения для получения низкой погрешности линейности и высокого быстродействия. Предложен подход к построению буферов напряжения, основанный на применении отражателей тока, которые функционируют в двухтактном балансном режиме. Рассмотрены и проанализированы следующие двухтактные буфера напряжения: простейшая схема; схема с входными усилительными каскадами; схема с компенсацией входного тока; схема с входными каскадами на составных транзисторах Шиклаи. Для указанных схем составлены математические модели таких статических характеристик как: малосигнальный коэффициент передачи напряжения, погрешность масштаба передаточной характеристики, входное сопротивление и нагрузочная способность. Предложены буферы напряжения с уменьшенным выходным сопротивлением, для чего дополнительно в схему введены двухтактные усилители постоянного тока, охваченные глубокой отрицательной обратной связью. Осуществлено компьютерное моделирование статических и динамических характеристик предложенных схем буферов напряжения, сделан сравнительный анализ полученных результатов и даны рекомендации по их использованию.

The paper considers and analyzes schemes of high-linear high-speed push-pull voltage buffers built on bipolar transistors. The relevance and practical advisability of creating this type of voltage buffers is substantiated for obtaining a low linearity error and high speed. An approach to the construction of voltage buffers based on the use of current reflectors, which operate in a push-pull balance mode, is proposed. The following t push-pull voltage buffers are considered and analyzed: the simplest scheme; a circuit with input amplifier stage cascades; circuit with input current compensation; circuit with input cascades on composite transistors Shiklai. For these schemes, mathematical models of such static characteristics as: low-signal voltage transfer coefficient, scale error of transmission characteristic, input resistance and load capacity are compiled. Voltage buffers with reduced output impedance are proposed, for which push-pull direct current amplifiers covered by deep negative feedback, are involved in the circuit. The computer simulation of the static and dynamic characteristics of the proposed voltage buffer schemes was carried out, a comparative analysis of the results obtained and recommendations for their use were made.