RU2399151C1 - Differential amplifier - Google Patents
Differential amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399151C1 RU2399151C1 RU2009129571/09A RU2009129571A RU2399151C1 RU 2399151 C1 RU2399151 C1 RU 2399151C1 RU 2009129571/09 A RU2009129571/09 A RU 2009129571/09A RU 2009129571 A RU2009129571 A RU 2009129571A RU 2399151 C1 RU2399151 C1 RU 2399151C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- input
- output
- emitter
- collector
- 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, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с. смещения нуля).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, in comparators and precision operational amplifiers (op amps) with low values of the emf of zero bias).
В современной аналоговой микроэлектронике можно выделить подкласс дифференциальных усилителей на базе так называемого «перегнутого» каскода со следящим питанием [1-12]. Они относятся к числу наиболее широкополосных. Предлагаемое изобретение относится к данному типу ДУ.In modern analog microelectronics, one can distinguish a subclass of differential amplifiers based on the so-called “bent” cascode with tracking power [1-12]. They are among the most broadband. The present invention relates to this type of remote control.
Наиболее близким по сущности к заявляемому техническому решению является схема ДУ фиг.1, представленная в Каталоге разработок Российско-Белорусского центра аналоговой микросхемотехники. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2006 (стр.65), которая также присутствует в большом числе патентов ведущих микроэлектронных фирм, например, [1-12].The closest in essence to the claimed technical solution is the control scheme of figure 1, presented in the Development Catalog of the Russian-Belarusian Center for Analog Microcircuitry. - Mines: Publishing House of SRUES, 2006 (p. 65), which is also present in a large number of patents of leading microelectronic companies, for example, [1-12].
Существенный недостаток известного ДУ фиг.1 состоит в том, что он имеет повышенное значение систематической составляющей напряжения смещения нуля (Uсм), зависящей от свойств его архитектуры.A significant drawback of the known DE of FIG. 1 is that it has an increased value of the systematic component of the zero bias voltage (U cm ), which depends on the properties of its architecture.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в уменьшении абсолютного значения Uсм и его температурного дрейфа.The main objective of the invention is to reduce the absolute value of U cm and its temperature drift.
Поставленная задача достигается тем, что в дифференциальном усилителе фиг.1, содержащем первый 1 и второй 2 входные транзисторы, между эмиттерами которых включен резистор 3 местной отрицательной обратной связи, первый 4 токостабилизирующий двухполюсник, подключенный к эмиттеру первого 1 входного транзистора, второй 5 токостабилизирующий двухполюсник, соединенный с эмиттером второго 2 входного транзистора, третий 6 токостабилизирующий двухполюсник, связанный с коллектором первого 1 входного транзистора и эмиттером первого 7 выходного транзистора, база которого соединена с эмиттером первого 1 входного транзистора, четвертый 8 токостабилизирующий двухполюсник, соединенный с коллектором второго 2 входного транзистора и эмиттером второго 9 выходного транзистора, токовое зеркало 10, вход которого подключен к коллектору первого 7 выходного транзистора, а выход связан с коллектором второго 9 выходного транзистора и базой входного транзистора 11 буферного усилителя 12, предусмотрены новые связи - база второго 9 выходного транзистора соединена с базой первого 7 выходного транзистора, причем тип проводимости входного транзистора 11 буферного усилителя 12 совпадает с типом проводимости первого 7 и второго 9 выходных транзисторов.The problem is achieved in that in the differential amplifier of Fig. 1, containing the first 1 and second 2 input transistors, between the emitters of which a
Схема усилителя-прототипа показана на фиг.1. На фиг.2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения.The amplifier circuit of the prototype is shown in figure 1. Figure 2 presents a diagram of the inventive device in accordance with the claims.
На фиг.3 и фиг.4 показаны схемы дифференциального усилителя-прототипа (фиг.3) и заявляемого ДУ (фиг.4) в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар».In Fig.3 and Fig.4 shows a diagram of the differential amplifier of the prototype (Fig.3) and the claimed remote control (Fig.4) in the environment of computer simulation PSpice on models of integrated transistors of FSUE NPP Pulsar.
На фиг.5 приведены температурные зависимости напряжения смещения нуля схем фиг.3, фиг.4.Figure 5 shows the temperature dependence of the zero bias voltage of the circuits of figure 3, figure 4.
Дифференциальный усилитель фиг.2 содержит первый 1 и второй 2 входные транзисторы, между эмиттерами которых включен резистор 3 местной отрицательной обратной связи, первый 4 токостабилизирующий двухполюсник, подключенный к эмиттеру первого 1 входного транзистора, второй 5 токостабилизирующий двухполюсник, соединенный с эмиттером второго 2 входного транзистора, третий 6 токостабилизирующий двухполюсник, связанный с коллектором первого 1 входного транзистора и эмиттером первого 7 выходного транзистора, база которого соединена с эмиттером первого 1 входного транзистора, четвертый 8 токостабилизирующий двухполюсник, соединенный с коллектором второго 2 входного транзистора и эмиттером второго 9 выходного транзистора, токовое зеркало 10, вход которого подключен к коллектору первого 7 выходного транзистора, а выход связан с коллектором второго 9 выходного транзистора и базой входного транзистора 11 буферного усилителя 12. База второго 9 выходного транзистора соединена с базой первого 7 выходного транзистора, причем тип проводимости входного транзистора 11 буферного усилителя 12 совпадает с типом проводимости первого 7 и второго 9 выходных транзисторов.The differential amplifier of figure 2 contains the first 1 and second 2 input transistors, between the emitters of which a local
Рассмотрим факторы, определяющие систематическую составляющую напряжения смещения нуля Uсм в схеме фиг.2, т.е. зависящие от схемотехники ДУ.Consider the factors that determine the systematic component of the bias voltage of zero U cm in the circuit of figure 2, i.e. depending on the circuitry of the remote control.
Если токи двухполюсников 4 и 5 равны величине I0, a I6=2I0=I8, то токи коллекторов транзисторов 1 и 2:If the currents of the two-
где Iб.i=Iэ.i/βi - ток базы n-p-n транзисторов (Iб.p) и p-n-p транзисторов (Iб.n) при эмиттерном токе Iэ.i=I0;where I b.i = I e.i / β i is the base current of npn transistors (I b.p ) and pnp transistors (I b.n ) at an emitter current I e.i = I 0 ;
βi - коэффициент усиления по току базы транзисторов.β i is the current gain of the base of transistors.
Следовательно, при единичном коэффициенте передачи по току токового зеркала 10 (Кi=1) эмиттерные и коллекторные токи транзисторов 7 и 9, а также входной (Iвх.10) и выходной (Iвых.10) токи токового зеркала 10:Therefore, at a unit current transfer coefficient of the current mirror 10 (K i = 1), the emitter and collector currents of the
Как следствие, разность токов Ip в узле «А» при его коротком замыкании на эквипотенциальную общую шинуAs a result, the current difference I p in the node “A” when it is short-circuited to an equipotential common bus
где Iвх.12=2Iб.n - ток базы p-n-p транзистора 11 буферного усилителя 12.where I input 12 = 2I b.n is the base current pnp of the
Подставляя (1)÷(6) в (7), находим, что разностный ток, определяющий Ucм Substituting (1) ÷ (6) in (7), we find that the difference current determining U cm
Таким образом, в заявляемом устройстве при выполнении условия (8) уменьшается систематическая составляющая Ucм, обусловленная конечной величиной β транзисторов и его радиационной (или температурной) зависимостью. Как следствие, это уменьшает Uсм, так как разностный ток Ip в узле «А» создает Uсм, зависящее от крутизны S преобразования входного дифференциального напряжения uвх ДУ в выходной ток узла «А»:Thus, in the inventive device, when condition (8) is fulfilled, the systematic component U cm decreases due to the final value of β transistors and its radiation (or temperature) dependence. As a result, this reduces U cm , since the difference current I p in the node “A” creates U cm , depending on the steepness S of the conversion of the input differential voltage u in the remote control into the output current of the node “A”:
где rэ1=rэ2 - сопротивления эмиттерных переходов входных транзисторов 1 и 2,where r e1 = r e2 - resistance of the emitter junctions of the
R3 - сопротивление двухполюсника 3.R 3 - resistance of a two-
Поэтому для схемы фиг.2Therefore, for the circuit of FIG. 2
где φT=26 мВ - температурный потенциал.where φ T = 26 mV is the temperature potential.
В ДУ-прототипе Ip=-2Iб.n, поэтому здесь систематическая составляющая Ucм получается на два порядка больше (Ucм=10,5 мВ), чем в заявляемой схеме (Uсм=65 мкВ).In the remote control prototype I p = -2I b.n , therefore, here the systematic component U cm is two orders of magnitude greater (U cm = 10.5 mV) than in the claimed circuit (U cm = 65 μV).
Компьютерное моделирование схем фиг.3, фиг.4 подтверждает (фиг.5) данные теоретические выводы.Computer simulation of the schemes of figure 3, figure 4 confirms (figure 5) these theoretical conclusions.
Таким образом, заявляемое устройство обладает существенными преимуществами в сравнении с прототипом по величине статической ошибки усиления сигналов постоянного тока.Thus, the claimed device has significant advantages in comparison with the prototype in terms of the value of the static error of amplification of DC signals.
Источники информацииInformation sources
1. Патент Чехии №145526.1. Czech patent No. 145526.
2. Патент Чехии №145528.2. Czech patent No. 145528.
3. Патент США №4151482.3. US patent No. 4151482.
4. Патент Франции №2066287.4. French patent No. 2066287.
5. Патент Англии №1276375.5. England patent No. 1276375.
6. Патент Франции №2023 887.6. French patent No. 2023 887.
7. Патент США №3825774 fig.8.7. US Patent No. 3825774 fig. 8.
8. А.св. СССР №813692.8. A. St. USSR No. 813692.
9. Патент США №4151484 fig.4.9. US patent No. 4151484 fig. 4.
10. Патент ФРГ №2039399.10. German patent No. 2039399.
11. Патент Швеции №365675.11. Swedish patent No. 365675.
12. Патент США №4406990 fig.4.12. US Patent No. 4,406,990 fig. 4.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129571/09A RU2399151C1 (en) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | Differential amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129571/09A RU2399151C1 (en) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | Differential amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2399151C1 true RU2399151C1 (en) | 2010-09-10 |
Family
ID=42800653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009129571/09A RU2399151C1 (en) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | Differential amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2399151C1 (en) |
-
2009
- 2009-07-31 RU RU2009129571/09A patent/RU2399151C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2412535C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2399151C1 (en) | Differential amplifier | |
RU2411637C1 (en) | Precision operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2408975C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2412530C1 (en) | Complementary differential amplifier | |
RU2365029C1 (en) | Cascode difference amplifier with low offset voltage | |
RU2416152C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2402151C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2412528C1 (en) | Cascode differential operating amplifier with low zero offset voltage | |
RU2411634C1 (en) | Differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2416149C1 (en) | Differential operating amplifier with low zero offset voltage | |
RU2433523C1 (en) | Precision differential operational amplifier | |
RU2411635C1 (en) | Differential amplifier | |
RU2411636C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2367996C1 (en) | Current mirror | |
RU2402155C1 (en) | Differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2416150C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2402154C1 (en) | Differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2621289C1 (en) | Two-stage differential operational amplifier with higher gain | |
RU2390914C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2444119C1 (en) | Precision operational amplifier | |
RU2411639C1 (en) | Complementary differential amplifier | |
RU2412529C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2449466C1 (en) | Precision operational amplifier | |
RU2411641C1 (en) | Differential operational amplifier with low voltage of zero shift |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130801 |