RU2411641C1 - Differential operational amplifier with low voltage of zero shift - Google Patents
Differential operational amplifier with low voltage of zero shift Download PDFInfo
- Publication number
- RU2411641C1 RU2411641C1 RU2009131783/09A RU2009131783A RU2411641C1 RU 2411641 C1 RU2411641 C1 RU 2411641C1 RU 2009131783/09 A RU2009131783/09 A RU 2009131783/09A RU 2009131783 A RU2009131783 A RU 2009131783A RU 2411641 C1 RU2411641 C1 RU 2411641C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collector
- emitter
- input
- base
- transistor
- 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 ЭДС 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 zero-offset EMF).
В современной радиоэлектронной аппаратуре находят применение дифференциальные усилители (ДУ) с существенными различными параметрами.In modern electronic equipment, differential amplifiers (DU) with significant different parameters are used.
Особое место занимают дифференциальные усилители (ДУ) с местной отрицательной обратной связью, которая обеспечивается резистором, включенным между эмиттерами входных транзисторов ДУ. Такие ДУ используются в быстродействующих операционных усилителях и характеризуются расширенным диапазоном линейной работы. Предлагаемое изобретение относится к данному типу ДУ.A special place is occupied by differential amplifiers (DU) with local negative feedback, which is provided by a resistor connected between the emitters of the input transistors of the DU. Such remote controls are used in high-speed operational amplifiers and are characterized by an extended range of linear operation. The present invention relates to this type of remote control.
Наиболее близким по сущности к заявляемому техническому решению является классическая схема ДУ фиг.1, представленная в патенте США №5365191, которая также присутствует в большом числе других патентов, например [1-13], имеющих в качестве цепи нагрузки входных транзисторов управляемые токовые зеркала [1-6] или неуправляемые токостабилизирующие двухполюсники [7-13].The closest in essence to the claimed technical solution is the classical scheme DU of FIG. 1, presented in US patent No. 5365191, which is also present in a large number of other patents, for example [1-13], having controllable current mirrors as a load circuit of input transistors [ 1-6] or uncontrolled current-stabilizing bipolar [7-13].
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 и второй 5 токостабилизирующие двухполюсники, токовое зеркало 6, вход которого соединен с коллектором первого 1 входного транзистора, а выход подключен к коллектору второго 2 входного транзистора и базе входного транзистора 7 выходного эмиттерного повторителя 8, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введены первый 9 и второй 10 дополнительные транзисторы, эмиттеры которых связаны с соответствующими первым 4 и вторым 5 токостабилизирующими двухполюсниками, коллектор первого 9 дополнительного транзистора подключен к эмиттеру первого 1 входного транзистора, база первого 9 дополнительного транзистора соединена с цепью смещения потенциалов 11, коллектор второго дополнительного транзистора 10 подключен к эмиттеру второго 2 входного транзистора, а его база связана с эмиттером первого 9 дополнительного транзистора.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 показаны схемы дифференциального усилителя-прототипа (левая часть) и заявляемого ДУ (правая часть) в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар».Figure 3 shows the scheme of the differential prototype amplifier (left side) and the claimed remote control (right side) in the computer simulation environment PSpice on the models of integrated transistors of FSUE NPP Pulsar.
На фиг.4 приведены температурные зависимости напряжения смещения нуля сравниваемых схем фиг.3 при использовании транзисторов с типовым коэффициентом усиления по току базы β=50, а на чертеже фиг.5 - с малым β=20.Figure 4 shows the temperature dependence of the zero bias voltage of the compared circuits of figure 3 when using transistors with a typical base current gain β = 50, and in the drawing of figure 5 with small β = 20.
Дифференциальный усилитель фиг.2 содержит первый 1 и второй 2 входные транзисторы, между эмиттерами которых включен резистор 3 местной отрицательной обратной связи, первый 4 и второй 5 токостабилизирующие двухполюсники, токовое зеркало 6, вход которого соединен с коллектором первого 1 входного транзистора, а выход подключен к коллектору второго 2 входного транзистора и базе входного транзистора 7 выходного эмиттерного повторителя 8. В схему введены первый 9 и второй 10 дополнительные транзисторы, эмиттеры которых связаны с соответствующими первым 4 и вторым 5 токостабилизирующими двухполюсниками, коллектор первого 9 дополнительного транзистора подключен к эмиттеру первого 1 входного транзистора, база первого 9 дополнительного транзистора соединена с цепью смещения потенциалов 11, коллектор второго 10 дополнительного транзистора подключен к эмиттеру второго 2 входного транзистора, а его база связана с эмиттером первого 9 дополнительного транзистора.The differential amplifier of Fig. 2 contains a first 1 and a 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, то токи коллекторов транзисторов 9, 10, 1 и 2:If the currents of the two-
где Iб.р=Iэ.i/βi - ток базы транзисторов при эмиттерном токе Iэ.i=I0;where I bp = I e.i / β i is the base current of the transistors with 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.
Входной (Iвх.6) и выходной (Iвых.6) токи токового зеркала 6Input (I input 6 ) and output (I output 6 ) currents of the
где Ki - коэффициент передачи по току подсхемы 6 (Кi=1).where K i - current transfer coefficient of the subcircuit 6 (K i = 1).
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
где IБУ - ток базы n-р-n транзистора 7 эмиттерного повторителя 8.where I BU - base
Для получения нулевого значения разностного тока Ip (6) необходимо, чтобы выполнялось условиеTo obtain the zero value of the differential current I p (6) it is necessary that the condition
Таким образом, в заявляемом устройстве при выполнении условия (7) уменьшается систематическая составляющая Uсм, 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 (7) is satisfied, the systematic component U cm decreases due to the finite 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 дифференциального каскада 1,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 φт=26 мВ - температурный потенциал.where φ t = 26 mV is the temperature potential.
В ДУ-прототипе Ip=IБУ=Iб.р≠0, поэтому здесь систематическая составляющая Uсм получается более чем на три порядка больше (Uсм=-2,5 мВ), чем в заявляемой схеме (Uсм=-1,2 мкВ).In the remote control prototype I p = I BU = I bp ≠ 0, therefore, here the systematic component U cm is obtained more than three orders of magnitude more (U cm = -2.5 mV) than in the claimed scheme (U cm = - 1.2 μV).
Компьютерное моделирование схем фиг.3 подтверждает (фиг.4, фиг.5) данные теоретические выводы. Несмотря на существенное уменьшение β транзисторов вследствие радиационных воздействий предлагаемый ДУ имеет меньшее напряжение смещения нуля, чем ДУ-прототип (фиг.5).Computer simulation of the schemes of figure 3 confirms (figure 4, figure 5) these theoretical conclusions. Despite a significant decrease in β transistors due to radiation exposure, the proposed remote control has a lower bias voltage than the remote prototype (figure 5).
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 №4636743, fig.1.1. US patent No. 4636743, fig. 1.
2. Патент США №5828242, fig.5.2. U.S. Patent No. 5,828,242, fig. 5.
3. Патент США №5365191, fig.9.3. US Patent No. 5365191, fig. 9.
4. Патент США №4636744.4. US patent No. 4636744.
5. Патент США №6281752, fig.5a.5. US Patent No. 6,281,752, fig. 5a.
6. Патент США №4783637.6. US patent No. 4783637.
7. Патент США №5734294.7. US Patent No. 5734294.
8. Патентная заявка США 2006/0066362.8. US Patent Application 2006/0066362.
9. Патент США №5684419.9. US patent No. 5684419.
10. Патент США №4757274, fig.1.10. US Patent No. 4757274, fig. 1.
11. Патент США №4721920.11. US patent No. 4721920.
12. Патент США №5184088.12. US patent No. 5184088.
13. Патент США №4575687.13. US patent No. 4575687.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009131783/09A RU2411641C1 (en) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | Differential operational amplifier with low voltage of zero shift |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009131783/09A RU2411641C1 (en) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | Differential operational amplifier with low voltage of zero shift |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2411641C1 true RU2411641C1 (en) | 2011-02-10 |
Family
ID=46309415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009131783/09A RU2411641C1 (en) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | Differential operational amplifier with low voltage of zero shift |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2411641C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2811071C1 (en) * | 2023-10-09 | 2024-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | High-speed operational amplifier with differential transient correction circuit |
-
2009
- 2009-08-21 RU RU2009131783/09A patent/RU2411641C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2811071C1 (en) * | 2023-10-09 | 2024-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | High-speed operational amplifier with differential transient correction circuit |
RU2813010C1 (en) * | 2023-10-09 | 2024-02-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | High-speed operational amplifier based on complementary bent cascades |
RU2813280C1 (en) * | 2023-10-11 | 2024-02-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | High-speed operational amplifier based on complementary bent cascade |
RU2813133C1 (en) * | 2023-10-17 | 2024-02-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | High-speed operational amplifier based on bent cascade with differentiating transient correction circuit |
RU2812914C1 (en) * | 2023-11-01 | 2024-02-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Low offset gallium arsenide op amp |
RU2813140C1 (en) * | 2023-11-02 | 2024-02-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Gallium arsenide operational amplifier |
RU2813281C1 (en) * | 2023-11-02 | 2024-02-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Gallium arsenide operational amplifier based on pnp bipolar and field-effect transistors with control pn junction |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2416155C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2411641C1 (en) | Differential operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2411637C1 (en) | Precision operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2402154C1 (en) | Differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2412530C1 (en) | Complementary differential amplifier | |
RU2411634C1 (en) | Differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2416149C1 (en) | Differential operating amplifier with low zero offset voltage | |
RU2411638C1 (en) | Differential operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2293433C1 (en) | Differential amplifier with increased weakening of input cophased signal | |
RU2439780C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2411635C1 (en) | Differential amplifier | |
RU2408975C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2402151C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2402155C1 (en) | Differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2621289C1 (en) | Two-stage differential operational amplifier with higher gain | |
RU2419198C1 (en) | Precision operating amplifier | |
RU2444119C1 (en) | Precision operational amplifier | |
RU2390921C1 (en) | Operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2390914C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2402152C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2412540C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2402156C1 (en) | Differential operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2399151C1 (en) | Differential amplifier | |
RU2411639C1 (en) | Complementary differential amplifier | |
RU2420863C1 (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: 20130822 |