RU2411637C1 - Precision operational amplifier with low voltage of zero shift - Google Patents
Precision operational amplifier with low voltage of zero shift Download PDFInfo
- Publication number
- RU2411637C1 RU2411637C1 RU2009130264/09A RU2009130264A RU2411637C1 RU 2411637 C1 RU2411637 C1 RU 2411637C1 RU 2009130264/09 A RU2009130264/09 A RU 2009130264/09A RU 2009130264 A RU2009130264 A RU 2009130264A RU 2411637 C1 RU2411637 C1 RU 2411637C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- collector
- transistor
- output
- emitter
- 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 прецизионных компараторах и 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 precision comparators and operational amplifiers (op amps) with low values of the emf of zero bias).
В современной микроэлектронике широко используются каскодные дифференциальные усилители (КДУ). Среди них особое место занимают КДУ со следящим питанием, обеспечивающие повышенный коэффициент ослабления входных синфазных сигналов и работу входных транзисторов при малом напряжении коллектор-база в статическом режиме [1-21].In modern microelectronics, cascode differential amplifiers (CDA) are widely used. Among them, a special place is occupied by KDU with servo power supply, providing an increased attenuation coefficient of input common-mode signals and the operation of input transistors at low collector-base voltage in static mode [1-21].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является схема ДУ фиг.1, представленная в патенте фирмы RCA Corporation США №3614645 фиг.2, которая также присутствует в большом числе других патентов [1-21].The closest in technical essence to the claimed technical solution is the remote control scheme of figure 1, presented in the patent of the company RCA Corporation USA No. 3614645 figure 2, which is also present in a large number of other patents [1-21].
Существенный недостаток известного КДУ фиг.1 состоит в том, что он имеет повышенное значение систематической составляющей напряжения смещения нуля (Uсм).A significant disadvantage of the well-known KDU of figure 1 is that it has an increased value of the systematic component of the bias voltage zero (U cm ).
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 прецизионном операционном усилителе фиг.1, содержащем входной дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 коллекторные выходы которого связаны с эмиттерами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, первый токостабилизирующий двухполюсник 6, связанный с эмиттерной цепью 7 входного дифференциального каскада 1 и эмиттером первого 8 вспомогательного транзистора, второй 9 токостабилизирующий двухполюсник, связанный с объединенными базами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, токовое зеркало 10, вход которого связан с коллектором первого 4 выходного транзистора, а выход подключен к коллектору второго 5 выходного транзистора и входу 11, связанному с базой входного транзистора 12 буферного усилителя 13, предусмотрены новые элементы и связи - база первого 8 вспомогательного транзистора подключена к эмиттеру первого 4 выходного транзистора, а его коллектор соединен с базами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, причем входной транзистор 12 буферного усилителя 13 имеет такой же тип проводимости, что и первый 8 вспомогательный транзистор.This object is achieved in that in the precision operational amplifier of figure 1, containing the input
Схема усилителя-прототипа показана на фиг.1. На фиг.2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения. На фиг.3 приведена схема КДУ, соответствующая п.1 и 2 формулы изобретения. Схема фиг.4 также соответствует п.1 и 2 формулы изобретения. Она используется для описания работы заявляемого устройства.The amplifier circuit of the prototype is shown in figure 1. Figure 2 presents a diagram of the inventive device in accordance with
На фиг.5, 6 показаны схемы дифференциального усилителя-прототипа (фиг.5) и заявляемого КДУ [фиг.6 (п.1 формулы изобретения)] в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар».In Fig.5, 6 shows a diagram of the differential amplifier of the prototype (Fig.5) and the claimed CDU [Fig.6 (claim 1)] in the computer simulation environment PSpice on models of integrated transistors of FSUE NPP Pulsar.
На фиг.7 приведены температурные зависимости напряжения смещения нуля схем фиг.5 и 6.Figure 7 shows the temperature dependence of the zero bias voltage of the circuits of figures 5 and 6.
На фиг.8 показана схема КДУ, соответствующая п.2 формулы изобретения, в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар».On Fig shows a diagram of the CDA, corresponding to
На фиг.9 приведены температурные зависимости напряжения смещения нуля сравниваемых схем фиг.5 и 8.Figure 9 shows the temperature dependence of the zero bias voltage of the compared circuits of figures 5 and 8.
Прецизионный операционный усилитель фиг.2 содержит входной дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 коллекторные выходы которого связаны с эмиттерами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, первый токостабилизирующий двухполюсник 6, связанный с эмиттерной цепью 7 входного дифференциального каскада 1 и эмиттером первого 8 вспомогательного транзистора, второй 9 токостабилизирующий двухполюсник, связанный с объединенными базами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, токовое зеркало 10, вход которого связан с коллектором первого 4 выходного транзистора, а выход подключен к коллектору второго 5 выходного транзистора и входу 11, связанному с базой входного транзистора 12 буферного усилителя 13. База первого 8 вспомогательного транзистора подключена к эмиттеру первого 4 выходного транзистора, а его коллектор соединен с базами первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, причем входной транзистор 12 буферного усилителя 13 имеет такой же тип проводимости, что и первый 8 вспомогательный транзистор.The precision operational amplifier of FIG. 2 contains an input
В частном случае входной дифференциальный каскад 1 (фиг.2) выполнен на транзисторах 14 и 15.In the particular case of the input differential stage 1 (figure 2) is made on
В схеме КДУ фиг.3 первый токостабилизирующий двухполюсник 6 связан с первым 8 вспомогательным транзистором через дополнительную цепь согласования потенциалов 16, выполненную в частном случае на p-n-p транзисторе 17.In the KDU circuit of FIG. 3, the first current-stabilizing two-
В схеме фиг.4 дополнительный эмиттерный повторитель 16 также реализован на транзисторе 17, а буферный усилитель 13 выполнен на транзисторе 12, токостабилизирующем двухполюснике 18 и цепи смещения потенциалов 19, с помощью которой устанавливается заданный диапазон изменения выходного напряжения КДУ.In the circuit of FIG. 4, an
Рассмотрим факторы, определяющие систематическую составляющую напряжения смещения нуля Uсм в схеме фиг.4, т.е. зависящие только от схемотехники КДУ.Consider the factors determining the systematic component of the bias voltage of zero U cm in the circuit of figure 4, i.e. depending only on the circuitry of the control panel.
Если ток общей эмиттерной цепи 7 КДУ фиг.4 равен величине 2I0, то токи коллекторов транзисторов 14 и 15, токи эмиттеров транзисторов 4 и 5, а также входной (Iвх.10) и выходной (Iвых.10) токи подсхемы 10 находятся по формулам:If the current of the
где Iб.р=Iб.i=Iэ.i/βi - ток базы n-p-n транзисторов при эмиттерном токе Iэ.i=I0;where I b.p. = I b.i = I e.i / β i is the base current of npn transistors with an emitter current I e.i = I 0 ;
βi - коэффициент усиления по току базы n-p-n транзисторов.β i is the current gain of the base of npn transistors.
Как следствие, разность токов в узле «А» при его коротком замыкании на эквипотенциальную общую шинуAs a result, the current difference in node “A” when it is short-circuited to an equipotential common bus
Подставляя (1)-(5) в (6), находим, что разностный ток в узле «А», определяющий Uсм, близок к нулю:Substituting (1) - (5) in (6), we find that the difference current in the node "A", which determines U cm , is close to zero:
Как следствие, это уменьшает Uсм, так как разностный ток Iр в узле «А» создает Uсм, зависящее от крутизны преобразования входного дифференциального напряжения (uвх) КДУ в выходной ток узла «А»: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 differential voltage (u in ) of the CDU into the output current of the node “A”:
где rэ15=rэ14 - сопротивления эмиттерных переходов входных транзисторов 15 и 14 дифференциального каскада 1. Поэтому для схем фиг.1 - 4where r e15 = r e14 are the resistance of the emitter junctions of the
где φт=26 мВ - температурный потенциал.where φ t = 26 mV is the temperature potential.
В КДУ-прототипе фиг.1 Ip≠0, поэтому здесь систематическая составляющая Uсм получается более чем на порядок больше (Uсм.1=2 мВ), чем в заявляемой схеме (Uсм=21,7 мкВ (фиг.5, 6)).In the CDA prototype of FIG. 1, I p ≠ 0, therefore, the systematic component of U cm is obtained more than an order of magnitude more (U cm 1 = 2 mV) than in the claimed circuit (U cm = 21.7 μV (FIG. 5 , 6)).
Компьютерное моделирование схем фиг.5, 6, 8 подтверждает (фиг.7, 9) данные теоретические выводы.Computer simulation of the circuits of Fig.5, 6, 8 confirms (Fig.7, 9) 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.
Библиографический списокBibliographic list
1. Патент США №3614645, фиг.2.1. US patent No. 3614645, figure 2.
2. Патент Англии №1274672, фиг.2.2. England patent No. 1274672, figure 2.
3. Патент США №3482177.3. US patent No. 3482177.
4. Патент США №3614645.4. US Patent No. 3614645.
5. Патент США №3660773.5. US patent No. 3660773.
6. Патент Англии №1334759.6. Patent of England No. 1334759.
7. Патент ФРГ №1214733.7. Patent of Germany No. 1214733.
8. Патент Франции №1484340.8. French patent No. 1484340.
9. Патент Франции №1584575.9. French patent No. 1584575.
10. Патент Швеции 359989.10. Swedish patent 359989.
11. Авт.св. СССР 970638.11. Autost. USSR 970638.
12. Патент США №3938055.12. US patent No. 3938055.
13. Патентная заявка США №2007/0069815.13. US patent application No. 2007/0069815.
14. Патент США №5332937, фиг.2.14. US patent No. 5332937, figure 2.
15. Патент ФРГ №2039399, фиг.4.15. Germany patent No. 2039399, figure 4.
16. Авт.св. СССР 922698.16. Autost. USSR 922698.
17. Патент Англии №1212342, фиг.117. Patent of England No. 1212342, figure 1
18. Патент ЧССР №145527.18. Patent of Czechoslovakia No. 145527.
19. Патент США №4151483, фиг.3.19. US patent No. 4151483, Fig.3.
20. Патент США №4151484, фиг.3.20. US patent No. 4151484, Fig.3.
21. Патент Франции №2482177.21. French patent No. 2482177.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009130264/09A RU2411637C1 (en) | 2009-08-06 | 2009-08-06 | Precision operational amplifier with low voltage of zero shift |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009130264/09A RU2411637C1 (en) | 2009-08-06 | 2009-08-06 | Precision operational amplifier with low voltage of zero shift |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2411637C1 true RU2411637C1 (en) | 2011-02-10 |
Family
ID=46309411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009130264/09A RU2411637C1 (en) | 2009-08-06 | 2009-08-06 | Precision operational amplifier with low voltage of zero shift |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2411637C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444119C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Precision operational amplifier |
RU2450424C1 (en) * | 2011-03-17 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Precision operational amplifier |
-
2009
- 2009-08-06 RU RU2009130264/09A patent/RU2411637C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444119C1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Precision operational amplifier |
RU2450424C1 (en) * | 2011-03-17 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Precision operational amplifier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2411637C1 (en) | Precision operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2412535C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2416155C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2455757C1 (en) | Precision operational amplifier | |
RU2412530C1 (en) | Complementary differential amplifier | |
RU2449466C1 (en) | Precision operational amplifier | |
RU2416149C1 (en) | Differential operating amplifier with low zero offset voltage | |
RU2365029C1 (en) | Cascode difference amplifier with low offset voltage | |
RU2416152C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2414808C1 (en) | Operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2412528C1 (en) | Cascode differential operating amplifier with low zero offset voltage | |
RU2408975C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2419198C1 (en) | Precision operating amplifier | |
RU2411642C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2416150C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2402151C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2411644C1 (en) | Complementary differential amplifier | |
RU2412529C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2390914C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2402154C1 (en) | Differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2416145C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2402152C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2411639C1 (en) | Complementary differential amplifier | |
RU2411641C1 (en) | Differential operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2416151C1 (en) | Differential operating amplifier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130807 |