RU2401508C1 - Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля - Google Patents
Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2401508C1 RU2401508C1 RU2009129326/09A RU2009129326A RU2401508C1 RU 2401508 C1 RU2401508 C1 RU 2401508C1 RU 2009129326/09 A RU2009129326/09 A RU 2009129326/09A RU 2009129326 A RU2009129326 A RU 2009129326A RU 2401508 C1 RU2401508 C1 RU 2401508C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- transistor
- current
- collector
- emitter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
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, решающих усилителях с малыми значениями напряжения смещения нуля). Технический результат: уменьшение напряжения смещения нуля. Дифференциальный операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (ДК) (1), первый (2) и второй (3) коллекторные выходы которого соединены с эмиттерами первого (4) и второго (5) выходных транзисторов (Т) и через первый (6) и второй (7) токостабилизирующие двухполюсники связаны с шиной (8) источника питания, цепь смещения потенциалов (9), связанную с объединенными базами Т (4) и Т (5), токовое зеркало (10), вход которого подключен к коллектору Т (5), а выход соединен с коллектором Т (4) и базой Т (11) выходного эмиттерного повторителя, эмиттер которого связан с выходом (12) устройства, третий токостабилизирующий двухполюсник (13). В схему введен дополнительный Т (14), база которого связана с эмиттером Т (5), коллектор подключен к выходу (12) устройства, а эмиттер через третий (13) токостабилизирующий двухполюсник соединен с шиной (8) источника питания. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
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, решающих усилителях с малыми значениями напряжения смещения нуля).
Известны схемы прецизионных дифференциальных операционных усилителей (ОУ) на основе так называемых «перегнутых» каскодов [1-35], которые стали основой более чем 20 серийных операционных усилителей (НА2520, НА5190, AD797, AD 8631, AD 8632, ОР90 и др.). В связи с высокой популярностью такой архитектуры ДУ, на их модификации выдано более 50 патентов. Предлагаемое изобретение относится к данному подклассу устройств.
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является ОУ, описанный в патенте США №5091701 (патентной заявке 2002/0196079 fig.1) (фиг.1), содержащий входной дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 коллекторные выходы которого соединены с эмиттерами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов и через первый 6 и второй 7 токостабилизирующие двухполюсники связаны с шиной источника питания 8, цепь смещения потенциалов 9, связанную с объединенными базами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, токовое зеркало 10, вход которого подключен к коллектору второго 5 выходного транзистора, а выход соединен с коллектором первого 4 выходного транзистора и базой транзистора 11 выходного эмиттерного повторителя, эмиттер которого связан с выходом 12 устройства, третий токостабилизирующий двухполюсник 13.
Существенный недостаток известного дифференциального операционного усилителя состоит в том, что он характеризуется сравнительно большим напряжением смещения нуля (Uсм).
Основная цель предлагаемого изобретения состоит в уменьшении напряжения смещения нуля.
Поставленная цель достигается тем, что в известном ОУ, содержащем входной дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 коллекторные выходы которого соединены с эмиттерами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов и через первый 6 и второй 7 токостабилизирующие двухполюсники связаны с шиной источника питания 8, цепь смещения потенциалов 9, связанную с объединенными базами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, токовое зеркало 10, вход которого подключен к коллектору второго 5 выходного транзистора, а выход соединен с коллектором первого 4 выходного транзистора и базой транзистора 11 выходного эмиттерного повторителя, эмиттер которого связан с выходом 12 устройства, третий токостабилизирующий двухполюсник 13, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен дополнительный транзистор 14, база которого связана с эмиттером 5 второго выходного транзистора, коллектор подключен к выходу 12 устройства, а эмиттер через третий 13 токостабилизирующий двухполюсник соединен с шиной источника питания 8.
На фиг.1 показана схема дифференциального операционного усилителя-прототипа.
На фиг.2 представлена схема заявляемого ОУ в соответствии с п.1 и п.2 формулы изобретения.
На фиг.3 представлен ОУ-прототип фиг.2 в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар», соответствующий архитектуре фиг.1. Здесь при температуре 20°С Uсм=1,11 мВ.
На фиг.4 представлен вариант построения заявляемого ОУ в среде компьютерного моделирования РSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар», соответствующий фиг.2. Здесь при температуре 20°С Uсм=17,5 мкВ.
На фиг.5 приведены графики температурной зависимости Uсм схем фиг.3 и фиг.4.
Дифференциальный операционный усилитель фиг.2 содержит входной дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 коллекторные выходы которого соединены с эмиттерами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов и через первый 6 и второй 7 токостабилизирующие двухполюсники связаны с шиной источника питания 8, цепь смещения потенциалов 9, связанную с объединенными базами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, токовое зеркало 10, вход которого подключен к коллектору второго 5 выходного транзистора, а выход соединен с коллектором первого 4 выходного транзистора и базой транзистора 11 выходного эмиттерного повторителя, эмиттер которого связан с выходом 12 устройства, третий токостабилизирующий двухполюсник 13. В схему введен дополнительный транзистор 14, база которого связана с эмиттером 5 второго выходного транзистора, коллектор подключен к выходу 12 устройства, а эмиттер через третий 13 токостабилизирующий двухполюсник соединен с шиной источника питания 8.
На фиг.2, в соответствии с п.2 формулы изобретения, между выходом 12 устройства и шиной источника питания 8 включен дополнительный токостабилизирующий двухполюсник 15. В частном случае входной каскад 1 реализован здесь на транзисторах 16, 17 и двухполюснике 18.
Рассмотрим работу заявляемого устройства (фиг.2).
Статический режим по току транзисторов 4 и 5 ОУ фиг.2 определяется двухполюсниками 6, 7, 18 и током базы транзистора 14.
При I18=2I0, I13=I0 эмиттерные токи транзисторов 5 и 4 определяются формулами
Поэтому коллекторные токи транзисторов 5 и 4
Если учесть, что коэффициент передачи по току токового зеркала 10 Ki12.10=1, то можно найти, что в узле «А» выполняется равенство
Таким образом, в высокоимпедансном узле «А» обеспечивается взаимная компенсация выходного тока подсхемы 10, тока базы транзистора 11 и коллекторного тока транзистора 4. Это является необходимым и достаточным условием минимизации систематической составляющей Uсм, обусловленной β транзисторов.
Как следствие предлагаемая схема ОУ имеет более низкие значения Uсм.
Данные теоретические выводы подтверждаются результатами моделирования схем фиг.3 и фиг.4. Численные значения систематической составляющей Uсм (без учета разброса параметров элементов) лежат для этих схем в диапазоне 20÷25 мкВ. В то же время в ОУ-прототипе Uсм изменяется единицами милливольт. Введение двухполюсника 15 позволяет обеспечить более точную взаимную компенсацию токов в узле «А» и получить малые значения Uсм.
Таким образом, заявляемое устройство имеет существенное преимущество по Uсм в сравнении с ДУ-прототипом. При этом данный результат достигается без ухудшения других параметров ОУ.
Источники информации
1. Матавкин В.В. Быстродействующие операционные усилители. - М.: Радио и связь, 1989. - с.74, рис.4.15, стр.98, рис.6.7.
2. Патент США №6.218.900, фиг.1.
3. Патентная заявка US 2002/0196079.
4. Патент США №6.788.143.
5. Патент США №3.644.838, фиг.2.
6. Патент США Re 30.587.
7. Патент ЕР 1.227.580.
8. Патент США №6.714.076.
9. Патент США №5.786.729.
10. Патент США №5.327.100.
11. Патентная заявка US 2004/0090268 A1.
12. Патент США №4.274.061.
13. Патент США №5.422.600, фиг.2.
14. Патент США №6.788.143, фиг.2.
15. Патент США №4.959.622, фиг.1.
16. Патент США №4.406.990, фиг.4.
17. Патент США №5.418.491.
18. Патент США №6.018.268.
19. Патент США №5.952.882.
20. Патент США №4.723.111.
21. Патент США №4.293.824.
22. Патент США №6.580.325.
23. Патент США №6.965.266.
24. Патент США №6.867.643.
25. Патент США №6.236.270.
26. Патент США №5.323.121.
27. Патент США №6.229.394.
28. Патент США №5.734.296.
29. Патент США №5.477.190.
30. Патент США №5.091.701.
31. Патент США №6.717.474.
32. Патент США №6.084.475.
33. Патент США №3.733.559.
34. Патентная заявка US 2005/0001682 А1.
35. Патент США №6.300.831.
Claims (2)
1. Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля, содержащий входной дифференциальный каскад (1), первый (2) и второй (3) коллекторные выходы которого соединены с эмиттерами первого (4) и второго (5) выходных транзисторов и через первый (6) и второй (7) токостабилизирующие двухполюсники связаны с шиной источника питания (8), цепь смещения потенциалов (9), связанную с объединенными базами первого (4) и второго (5) выходных транзисторов, токовое зеркало (10), вход которого подключен к коллектору второго (5) выходного транзистора, а выход соединен с коллектором первого (4) выходного транзистора и базой транзистора (11) выходного эмиттерного повторителя, эмиттер которого связан с выходом (12) устройства, третий токостабилизирующий двухполюсник (13), отличающийся тем, что в схему введен дополнительный транзистор (14), база которого связана с эмиттером (5) второго выходного транзистора, коллектор подключен к выходу (12) устройства, а эмиттер через третий (13) токостабилизирующий двухполюсник соединен с шиной источника питания (8).
2. Дифференциальный операционный усилитель по п.1, отличающийся тем, что между выходом (12) устройства и шиной источника питания (8) включен дополнительный токостабилизирующий двухполюсник (15).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009129326/09A RU2401508C1 (ru) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009129326/09A RU2401508C1 (ru) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2401508C1 true RU2401508C1 (ru) | 2010-10-10 |
Family
ID=44024938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009129326/09A RU2401508C1 (ru) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2401508C1 (ru) |
-
2009
- 2009-07-29 RU RU2009129326/09A patent/RU2401508C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2390916C1 (ru) | Прецизионный операционный усилитель | |
| RU2354041C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель | |
| RU2401508C1 (ru) | Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля | |
| RU2411636C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля | |
| RU2455757C1 (ru) | Прецизионный операционный усилитель | |
| RU2414808C1 (ru) | Операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля | |
| RU2393629C1 (ru) | Комплементарный каскодный дифференциальный усилитель | |
| RU2365029C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель с малым напряжением смещения нуля | |
| RU2419187C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель с повышенной стабильностью нулевого уровня | |
| RU2416149C1 (ru) | Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля | |
| RU2446555C2 (ru) | Дифференциальный операционный усилитель | |
| RU2411637C1 (ru) | Прецизионный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля | |
| RU2416152C1 (ru) | Дифференциальный операционный усилитель | |
| RU2412530C1 (ru) | Комплементарный дифференциальный усилитель | |
| RU2319291C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель | |
| RU2402151C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель | |
| RU2426221C1 (ru) | Каскодный дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля и повышенным коэффициентом усиления | |
| RU2331972C1 (ru) | Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом усиления по напряжению | |
| RU2432666C1 (ru) | Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания | |
| RU2331968C1 (ru) | Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала | |
| RU2408975C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель | |
| RU2337471C1 (ru) | Каскодный усилитель | |
| RU2319293C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель | |
| US11742803B2 (en) | Amplifier circuit | |
| RU2411644C1 (ru) | Комплементарный дифференциальный усилитель |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130730 |