DD214042A1

DD214042A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR FREQUENCY COMPENSATION OF BROADBAND OPERATIONAL AMPLIFIERS

Info

Publication number: DD214042A1
Application number: DD24834583A
Authority: DD
Inventors: Horst Prochnow
Original assignee: Applikationszentrum Elektronik
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1984-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Frequenzkompensation von Breitband-Operationsverstaerkern mit geringem Bauelementeaufwand, mit der eine hohe Leistungsbandbrbreite und Slew-Rate bei stabilem Betriesverhalten erreicht werden, unabhaengig von der am Ausgang wirksamenLast sowie unabhaengig von dem am Eingang liegenden Signalspektrum. Erfindungsgemaess wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass zwischen dem invertierenden Eingang der Eingangsdifferenzverstaerkerstufe und dem gleichphasigen Ausgang ein Kondensator geschaltet ist und dass mit diesem Kompensationspunkt der Ausgang der zweiten Verstaerkerstufe ueber einen Kondensator-Widerstands-Kombination verbunden ist.The invention relates to a circuit arrangement for frequency compensation of broadband operational amplifier with low component cost, with a high Leistungsbandbrbreite and Slew rate can be achieved with stable operation behavior, regardless of the output at the effective load and independent of the signal lying at the input signal spectrum. According to the invention, this object is achieved in that a capacitor is connected between the inverting input of the input differential amplifier stage and the in-phase output and that the output of the second amplifier stage is connected to this compensation point via a capacitor-resistor combination.

Description

Title of the invention

Schaltungsanordnung zur Frequenzkompensation von Breitband - OperationsverstärkernCircuit arrangement for frequency compensation of broadband operational amplifiers

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Prequenzkompensation von Breitband-Operationsverstärkern, insbesondere zur Erhöhung der Stabilität von invertierenden Spannungsverstärkern, die nach den Tcrwärts-Frequenzkooipensationsverfahren arbeiten.The invention relates to a circuit arrangement for the Prequenzkompensation of broadband operational amplifiers, in particular for increasing the stability of inverting voltage amplifiers, which operate according to the Tcrwärts Frequenzkooipensationsverfahren.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß die Frequenskompensation in Operationsverstärkern durch die Belastung der Ausgänge einer oder mehrerer Verstärkerstufen mit RC-Gliedern realisiert wird (Dr. G. Kurz: "Analoge Schaltungen", Militärverlag der DDR, Berlin,1979) oder durch C- oder RC-Rückkopplungsglieder unter Ausnutzung des Millereffektes erfolgt (Tietze, Schenk: " Halbleiterschaltungstechnik", Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1973).It is known that the frequency compensation is realized in operational amplifiers by loading the outputs of one or more amplifier stages with RC elements (Dr. G. Kurz: "Analog Circuits", military publishing house of the GDR, Berlin, 1979) or by C or RC Feedback elements taking advantage of the Millereffektes takes place (Tietze, Schenk: "semiconductor circuit technology", Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York 1973).

ITachteilig erweist sich bei Anwendung dieser Verfahren, daJ3 eine Reduzierung der Leistungsbandbreite und der Slew-Rate um mehr als eine Größenordnung eintritt, die einen Einsatz als Breitband-Qperationsverstärker verbietet.With the use of these methods, it is disadvantageous that a reduction in the power bandwidth and the slew rate occurs by more than an order of magnitude which prohibits their use as a broadband operational amplifier.

-1 MRl 1983*072582-1 MRI 1983 * 072582

Ss ist weiterhin bekannt, eine Frequenzkompensation durch die Gegenkopplung mittels RC-Gliedern vom Ausgang der Eingangsdifferenzatufe auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers insbesondere bei invertierenden Spannungsverstärkern zu erreichen» (DD-WP 128251; Altenbrunn, Heymel" A 109 mit Frequenzkompensation durch Miller-Effekt",- radio fernsehen elektronik 26 (1977) H. 17, S. 555 ff)·It is furthermore known to achieve a frequency compensation by means of negative feedback by means of RC elements from the output of the input differential stage to the inverting input of the operational amplifier, especially in the case of inverting voltage amplifiers. "(DD-WP 128251; Altenbrunn, Heymel" A 109 with frequency compensation by Miller effect "). , - radio television electronics 26 (1977) H. 17, p 555 ff) ·

Nachteilig bei diesem Verfahren erweisen sich in der praktischen Anwendung der hohe zusätzliche Aufwand an aktiven und passiven Bauelementen und der notwendig werdende individuelle Abgleich der intern verwendeten Frequenzkompensations-Glieder für jeden eingesetzten Breitband-Operationsverstärker. Des weiteren ist es bereits-bekannt, beim Einsatz eines Operationsverstärkers als invertierenden Spannungsverstärker, eine Frequenzkompensation dadurch zu realisieren, daß die Eingangsdifferenzstufe des Operationsverstärkers vom invertierenden Eingang durch einen Kondensator mit dem gleichphasigen Ausgang der Singangsdifferenzstufe des Operationsverstärkers verbunden wird. ("JFET Input Operationais Amplifers¹¹ Texas Instruments, Bulletin ITO. DL-S 12484, February 1977, revised June 1978; YALVO/ Signetics: Signetica Integrierte Analog-Schaltungen, 1979 (VALVO-Handbuch) ).A disadvantage of this method prove in practical application of the high additional cost of active and passive components and the necessary individual adjustment of internally used frequency compensation elements for each broadband operational amplifier used. Furthermore, it is already known, when using an operational amplifier as an inverting voltage amplifier, to realize a frequency compensation in that the input differential stage of the operational amplifier is connected by the inverting input through a capacitor to the in-phase output of the input differential stage of the operational amplifier. (JFET Input Operation Amplifiers ¹¹ Texas Instruments, ITO Bulletin, DL-S 12484, February 1977, revised June 1978; YALVO / Signetics: Signetica Integrated Analog Circuits, 1979 (VALVO Handbook)).

Nachteilig bei diesem Verfahren ist eine hohe Abhängigkeit der Stabilität des kompensierten Operationsverstärkers von den am Verstärkerausgang angeschlossenen ohmschen und kapazitiven Lastwiderständen sowie von der Sandbreite des am Eingang des Operationsverstärkers anliegenden Signalspektrums. Im praktischen Einsatz dieser Vorwärts-Frequenakcmpensation wird eine nur unbefriedigende Stabilität des Operationsverstärkers erreicht.A disadvantage of this method is a high dependence of the stability of the compensated operational amplifier of the ohmic and capacitive load resistors connected to the amplifier output as well as of the sand width of the present at the input of the operational amplifier signal spectrum. In practical use of this forward Frequenakcmpensation only unsatisfactory stability of the operational amplifier is achieved.

Aim of the invention;

Es ist Ziel der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, mit der ein Frequenzkompensations-Verfahren realisiert wird, welches einen geringen Bauelementeaufwand erfordert und mit der hohe Großsignalparameter (Slew-Rate und Leistungsbandbreite) bei stabilem Betriebsverhalten erreicht werden·.It is an object of the invention to develop a circuit arrangement with which a frequency compensation method is realized which requires a low component cost and with which high large signal parameters (slew rate and power bandwidth) are achieved with stable operating behavior.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Frequenzkompensation von Breitband-Operationsverstärkern zu schaffen, nach der mit geringem Bauelementeaufwand ein stabiles Betriebsverhalten, inabesondere unabhängig von der am Operationsverstärker-Ausgang -wirksamen ohmschen und kapazitiven Last sowie unabhängig von dem am Operationsverstärker-Eingang liegenden Signalspektrum, unter Erzielung einer hohen Slew-Rate und Leistungsbandbreite erreicht wird.The invention has for its object to provide a circuit arrangement for frequency compensation of broadband operational amplifiers, after the low component cost stable performance, inabesondere regardless of the operative amplifier output-effective ohmic and capacitive load and independent of the op-amp input Signal spectrum, achieving a high slew rate and power bandwidth.

Srfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers und dem Kompensationspunkt ein Kondensator geschaltet ist. Der Kompensationspunkt wird dabei an dem Ausgang der Eingangsdifferenzverstärkerstufe gebildet, der phasengleich zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ist*According to the invention, this object is achieved in that a capacitor is connected between the inverting input of the operational amplifier and the compensation point. The compensation point is formed at the output of the input differential amplifier stage, which is in phase with the inverting input of the operational amplifier.

Weiterhin wird erfindungsgemäß der Ausgang der zweiten Operationsverstärkerstufe über einen Kondensator oder über ein RC-Hetzwerk mit dem Kompensationspunkt verbunden.Furthermore, according to the invention, the output of the second operational amplifier stage is connected to the compensation point via a capacitor or via an RC Hetzwerk.

O O OO O O

embodiment

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eine3 Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der dazugehörigen Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Frequenzkompensation von Breitband-Operationsverstärkern dargestellt.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. In the accompanying figure 1 a circuit arrangement according to the invention for frequency compensation of broadband operational amplifiers is shown.

über den äußeren Widerstand 4 ist an den invertierenden Eingang S der Eingangsdifferenzverstärkerstufe 1 die Eingangsspannung U_g gelegt.Via the external resistor 4, the input voltage U _g is applied to the inverting input S of the input differential amplifier stage 1.

Der invertierende Eingang 8 der Eingangsdifferenzverstärkerstufe 1 ist über ein RC-Gegenkopplungsnetzwerk, welches aus der Parallelschaltung des Kondensators 16 und des Widerstandes 5 besteht, mit dem Ausgang 13 der dritten Operationsverstärkerstufe 3 sowie über den Kondensator 6 mit einem Kompensationspunkt 11 verbunden. Der Kompensationspunkt 11 liegt am Ausgang TO der Eingangsdifferenzverstärkerstufe 1, der phasengleich mit dem invertierenden Eingang 8 ist. Der Kondensator 6 wirkt als Torwärtskompensations-Kondensator.The inverting input 8 of the input differential amplifier stage 1 is connected via an RC negative feedback network, which consists of the parallel circuit of the capacitor 16 and the resistor 5, to the output 13 of the third operational amplifier stage 3 and via the capacitor 6 to a compensation point 11. The compensation point 11 is located at the output TO of the input differential amplifier stage 1, which is in phase with the inverting input 8. The capacitor 6 acts as a Torwärtskompensations capacitor.

Der Ausgang 12 der zweiten Operationsverstärkerstufe 2 ist über ein RC-Netzwerk 14; 7 oder nur über den Kondensator 7 mit dem Kompensationspunkt 11 verbunden.The output 12 of the second operational amplifier stage 2 is via an RC network 14; 7 or only connected via the capacitor 7 with the compensation point 11.

Am Ausgang 13 der Operationsverstärkerstufe 3 ist die Last, bestehend aus dem Widerstand 14 und dem Kondensator 15» angeschlossen.At the output 13 of the operational amplifier stage 3, the load consisting of the resistor 14 and the capacitor 15 is connected ».

Mit dieser Schaltungsanordnung ist es möglich, unabhängig von der am Operationsverstärker-Ausgang 13 anliegenden Last sowie von dem am Eingang liegenden Signalspektrum, eine hohe Slew-Rate und Leistung3bandbreite sowie ein stabiles 3etriebsverhalten zu erzielen. Mit geringem schaltung s t_echni_s_chen Aufwand „wird ..._es möglich, die Vorzüge des Vorwärtakompensation-Verfahrens mit den Vorzügen des Pole-Splitting-Verfahrens zu verbinden.With this circuit arrangement, it is possible to achieve a high Slew rate and Leistungs3bandbreite and a stable 3etriebsverhalten regardless of the load applied to the operational amplifier output 13 and of the signal spectrum at the input. With little circuit s t_echni_s_chen effort "... it becomes possible to combine the advantages of the forward compensation method with the advantages of the pole splitting method.

Claims

ERPINDUNGSAUSPRUCH

Circuit arrangement for Frequenzkonipens at ion of multi-stage broadband operational amplifiers, in particular of inverting voltage amplifiers, in which between the output and the inverting input of the operational amplifier, an RC negative feedback network, consisting of the parallel connection of a resistor and a capacitor, is arranged and in which between the inverting Input and the input voltage, a resistor and at the output of a load consisting of capacitor and resistor, connected, characterized in that between the inverting input (8) and the compensation point (11), with the input (8) in phase output (10) the Singangsdifferenzverstärkerstufe (1) is connected, a capacitor (6) is connected and daJ3 the output (12) of the second operational amplifier stage (2) via a capacitor (7) or via a capacitor-resistor combination (7; H) with the Compensation point (11) connected is.

- For this 1 sheet drawing -