RU2390914C1 - Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift - Google Patents
Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift Download PDFInfo
- Publication number
- RU2390914C1 RU2390914C1 RU2009102690/09A RU2009102690A RU2390914C1 RU 2390914 C1 RU2390914 C1 RU 2390914C1 RU 2009102690/09 A RU2009102690/09 A RU 2009102690/09A RU 2009102690 A RU2009102690 A RU 2009102690A RU 2390914 C1 RU2390914 C1 RU 2390914C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- collector
- input
- transistor
- buffer amplifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, широкополосных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля Uсм).The invention relates to the field of radio engineering and communication and can be used as a device for amplifying analog signals, in the structure of analog microcircuits for various functional purposes (for example, broadband operational amplifiers (op amps) with small values of zero emf bias voltage U cm ).
В современной радиоэлектронной аппаратуре находят применение дифференциальные усилители (ДУ) с существенными различными параметрами. Особое место занимают ДУ с каскодной архитектурой, относящиеся к числу наиболее высокочастотных. Предполагаемое изобретение относится к данному типу устройств [1-16].In modern electronic equipment, differential amplifiers (DU) with significant different parameters are used. A special place is occupied by cascode architecture remote controls, which are among the most high-frequency ones. The alleged invention relates to this type of device [1-16].
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому ДУ является классическая схема фиг.1 (патент США №4.232.273), которая стала основой построения большого числа аналоговых устройств и интерфейсов.Closest to the technical nature of the claimed remote control is the classical circuit of figure 1 (US patent No. 4.232.273), which has become the basis for constructing a large number of analog devices and interfaces.
Существенный недостаток известного ДУ фиг.1 состоит в том, что он имеет повышенное значение напряжения смещения нуля UCM.A significant disadvantage of the known DE figure 1 is that it has an increased value of the bias voltage zero CM U.
Основная цель предлагаемого изобретения состоит в уменьшении UCM.The main objective of the invention is to reduce U CM .
Поставленная цель достигается тем, что в каскодном дифференциальном усилителе фиг.1, содержащем входной дифференциальный каскад 1 с первым 2 и вторым 3 коллекторными выходами, связанными с эмиттерами соответствующих первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, вспомогательный источник напряжения 6, соединенный с базами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, токовое зеркало 7, вход которого соединен с коллектором первого 4 выходного транзистора, а выход - с коллектором второго 5 выходного транзистора и базой входного транзистора 8 буферного усилителя, цепь нагрузки буферного усилителя 9, соединенную с его выходом 10, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен дополнительный транзистор 11, база которого подключена ко второму 3 токовому выходу входного дифференциального каскада 1, эмиттер соединен с коллектором входного транзистора 8 буферного усилителя, а коллектор связан с выходом 10 буферного усилителя.This goal is achieved by the fact that in the cascode differential amplifier of figure 1, containing the input
Схема усилителя-прототипа показана на чертеже фиг.1. На чертеже фиг.2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с п.1-п.3 формулы изобретения. На чертеже фиг.3 показаны статические токи в схеме заявляемого устройства фиг.2. Однако тип проводимости применяемых в схеме фиг.3 транзисторов противоположен типу проводимости соответствующих транзисторов в схеме фиг.2.The amplifier circuit of the prototype is shown in the drawing of figure 1. The drawing of figure 2 presents a diagram of the inventive device in accordance with
На чертеже фиг.4 показана схема ДУ-прототипа в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар» и результаты расчета его напряжения смещения нуля: Uсм=576 мкВ.The drawing of figure 4 shows the diagram of the remote control prototype in the computer simulation environment PSpice on the models of integrated transistors of the Federal State Unitary Enterprise NPP Pulsar and the results of calculating its zero bias voltage: U cm = 576 μV.
На чертеже фиг.5 показана схема заявляемого устройства в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар», а также результаты определения систематической составляющей его напряжения смещения нуля: Uсм=-38,8 мкВ.The drawing of figure 5 shows a diagram of the inventive device in a computer simulation environment PSpice on models of integrated transistors of the Federal State Unitary Enterprise NPP Pulsar, as well as the results of determining the systematic component of its zero bias voltage: U cm = -38.8 μV.
Каскодный дифференциальный усилитель фиг.2 содержит входной дифференциальный каскад 1 с первым 2 и вторым 3 коллекторными выходами, связанными с эмиттерами соответствующих первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, вспомогательный источник напряжения 6, соединенный с базами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, токовое зеркало 7, вход которого соединен с коллектором первого 4 выходного транзистора, а выход - с коллектором второго 5 выходного транзистора и базой входного транзистора 8 буферного усилителя, цепь нагрузки буферного усилителя 9, соединенную с его выходом 10. В схему введен дополнительный транзистор 11, база которого подключена ко второму 3 токовому выходу входного дифференциального каскада 1, эмиттер соединен с коллектором входного транзистора 8 буферного усилителя, а коллектор связан с выходом 10 буферного усилителя.The cascode differential amplifier of FIG. 2 contains an input
На чертежах фиг.2 и фиг.3, в соответствии с п.2 формулы изобретения, токовое зеркало 7 содержит p-n переход 12 и выходной транзистор 13, причем база выходного транзистора 13 соединена со входом токового зеркала 7 и первым выводом p-n перехода 12, коллектор связан с выходом токового зеркала 7, а эмиттер подключен ко второму выводу p-n перехода 12.In the drawings of FIG. 2 and FIG. 3, in accordance with
На чертеже фиг.4, соответствующем п.3 формулы изобретения, выход 10 буферного усилителя соединен со входом выходного повторителя напряжения 14.In the drawing of figure 4, corresponding to
Рассмотрим работу схемы фиг.3 на постоянном токе.Consider the operation of the circuit of figure 3 on direct current.
В связи с конечной величиной коэффициента передачи тока базы транзисторов (β=20÷50) для схемы фиг.3 можно составить следующие уравнения Кирхгофа:In connection with the final value of the current transfer coefficient of the base of transistors (β = 20 ÷ 50) for the circuit of Fig.3, the following Kirchhoff equations can be made:
где Iк4, Iк5, Iк8, Iк13 - коллекторные токи транзисторов 4, 5, 8, 13;where I k4 , I k5 , I k8 , I k13 - collector currents of
I12 - ток через p-n переход 12;I 12 - current through
Iэ5, Iэ13 - эмиттерный ток транзисторов 5 и 13;I e5 , I e13 - emitter current of
2I0 - суммарный ток общей эмиттерной цепи входного дифференциального каскада.2I 0 is the total current of the common emitter circuit of the input differential stage.
Сумма токов для узла «А»The sum of the currents for the node "A"
или после преобразованияor after conversion
С учетом численных значений β последнее уравнение можно представить в видеGiven the numerical values of β, the last equation can be represented as
. .
Таким образом, при β8≈β11≈β13 и одинаковом изменении β транзисторов под действием радиации (или температуры) в узле «А» обеспечивается взаимная компенсация токов ошибки, связанных с конечными значениями токов базы. Как следствие, это уменьшает Uсм, так как разностный ток Iр в узле «А» создает Uсм, зависящее от крутизны преобразования входного напряжения uвх ДУ фиг.3 в выходной ток узла «А»Thus, with β 8 ≈ β 11 ≈ β 13 and the same change in β transistors under the influence of radiation (or temperature) in node “A”, mutual compensation of error currents associated with the final values of the base currents is provided. As a result, this reduces U cm , since the differential current I p in the node “A” creates U cm , which depends on the steepness of the conversion of the input voltage u in the remote control of FIG. 3 into the output current of the node “A”
, ,
где rэ1=rэ2 - сопротивления эмиттерных переходов входных транзисторов дифференциального каскада 1. Поэтому для схем фиг.1 - фиг.3where r e1 = r e2 is the resistance of the emitter junctions of the input transistors of the
Uсм=Iр(rэ1+rэ2).U cm = I p (r e1 + r e2 ).
В ДУ-прототипе IR≠0, поэтому здесь систематическая составляющая UCM получается на порядок больше (фиг.4), чем в заявляемой схеме (фиг.5).In the remote control prototype I R ≠ 0, therefore, here the systematic component U CM is obtained an order of magnitude more (Fig. 4) than in the claimed scheme (Fig. 5).
Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет существенное преимущество в сравнении с прототипом.Thus, the proposed technical solution has a significant advantage in comparison with the prototype.
Источники информацииInformation sources
1. Патент США №3.660.773.1. US patent No. 3.660.773.
2. Патент Франции №1.484.340.2. French Patent No. 1,484.340.
3. Патент ФРГ №1.214.775.3. The Federal Republic of Germany patent No. 1.214.775.
4. Патент Англии №1520085.4. Patent of England No. 1520085.
5. Патент США №3.482.177.5. US Patent No. 3,482.177.
6. Патент Англии №1212342.6. Patent of England No. 1212342.
7. Патент ФРГ №1537590.7. German patent No. 1537590.
8. Патент Франции №1548008.8. French patent No. 1548008.
9. Патентная заявка ФРГ №2418455.9. Patent application of Germany No. 2418455.
10. Патент Франции №2227574.10. French patent No. 2227574.
11. Ав. свид. СССР №970638.11. Av. testimonial. USSR No. 970638.
12. Патент Швеции №359989.12. Swedish patent No. 359989.
13. Патент Англии №1500993.13. Patent of England No. 1500993.
14. Ав. свид. СССР №276170.14. Av. testimonial. USSR No. 276170.
15. Патент Англии №1334759.15. Patent of England No. 1334759.
16. Патент Японии №53-35352.16. Japanese Patent No. 53-35352.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009102690/09A RU2390914C1 (en) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009102690/09A RU2390914C1 (en) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2390914C1 true RU2390914C1 (en) | 2010-05-27 |
Family
ID=42680613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009102690/09A RU2390914C1 (en) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2390914C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579127C1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-03-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) | Operational amplifier based broadband converter for converting n-current input signals into voltage |
-
2009
- 2009-01-27 RU RU2009102690/09A patent/RU2390914C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579127C1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-03-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) | Operational amplifier based broadband converter for converting n-current input signals into voltage |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2365969C1 (en) | Current mirror | |
RU2390916C1 (en) | Precision operational amplifier | |
RU2390914C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2416149C1 (en) | Differential operating amplifier with low zero offset voltage | |
RU2321159C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2416152C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2411637C1 (en) | Precision operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2419187C1 (en) | Cascode differential amplifier with increased zero level stability | |
RU2411636C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2365029C1 (en) | Cascode difference amplifier with low offset voltage | |
RU2414808C1 (en) | Operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2321158C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2402151C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2408975C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2416150C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2390921C1 (en) | Operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2416151C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2412528C1 (en) | Cascode differential operating amplifier with low zero offset voltage | |
RU2402156C1 (en) | Differential operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2416154C1 (en) | Two-cascade differential amplifier with low supply voltage | |
RU2432666C1 (en) | Differential operational amplifier with low supply voltage | |
RU2402870C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2402154C1 (en) | Differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2420862C1 (en) | Differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2368063C1 (en) | Active load of differential amplifiers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130128 |