RU2421894C1 - Differential amplifier - Google Patents
Differential amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421894C1 RU2421894C1 RU2010121667/09A RU2010121667A RU2421894C1 RU 2421894 C1 RU2421894 C1 RU 2421894C1 RU 2010121667/09 A RU2010121667/09 A RU 2010121667/09A RU 2010121667 A RU2010121667 A RU 2010121667A RU 2421894 C1 RU2421894 C1 RU 2421894C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- additional
- input
- terminal
- power source
- 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, ВЧ- и СВЧ-усилителях и т.п.).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, RF and microwave amplifiers, etc.).
В современной микроэлектронике находят применение классические усилители на основе дифференциальных каскадов с двумя токовыми зеркалами. Данная архитектура является основой широкого класса аналоговых интерфейсов современных систем связи и является базовой как для давно существующих, так и для новых, например, SiGe технологий (SG25H2 и др.).In modern microelectronics, classical amplifiers based on differential stages with two current mirrors are used. This architecture is the basis of a wide class of analog interfaces of modern communication systems and is basic for both long-existing and new, for example, SiGe technologies (SG25H2 and others).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является дифференциальный усилитель в устройстве по заявке US 2006/0139098 fig.1.The closest in technical essence to the claimed device is a differential amplifier in the device according to the application US 2006/0139098 fig. 1.
Существенный недостаток известного ДУ, архитектура которого присутствует также во многих других усилительных каскадах [1-12], состоит в том, что при ограничениях на напряжение питания (Еп), характерных для SiGe технологических процессов (Еп≤2,0÷2,5 В), его коэффициент усиления по напряжению (Kу) получается небольшим (Kуmax=10÷20). В первую очередь, это обусловлено ограничениями на сопротивления резисторов коллекторной нагрузки в выходной цепи токовых зеркал, которые из-за малых Еп не могут выбираться высокоомными.A significant drawback of the known DE, the architecture of which is also present in many other amplification stages [1-12], is that under restrictions on the supply voltage (E p ) characteristic of SiGe technological processes (E p ≤2.0 ÷ 2, 5 V), its voltage gain (K у ) is small (K уmax = 10 ÷ 20). First of all, this is due to restrictions on the resistances of collector load resistors in the output circuit of current mirrors, which, due to small E p, cannot be selected as high-resistance.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в повышении предельных значений коэффициента усиления по напряжению Kу при низковольтном питании ДУ.The main objective of the invention is to increase the limit of the gain values of K when the voltage at the low voltage power control.
Поставленная задача решается тем, что в дифференциальном усилителе фиг.1, содержащем входной дифференциальный каскад 1 с первым 2 и вторым 3 токовыми выходами, связанными со входами соответствующих первого 4 и второго 5 токовых зеркал, согласованных с первым 6 источником питания, первый 7 двухполюсник нагрузки, первый вывод которого соединен с первым выходом устройства и выходом первого 4 токового зеркала, второй 8 двухполюсник нагрузки, первый вывод которого соединен с выходом второго 5 токового зеркала и вторым выходом устройства, второй источник питания 9, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен первый 10 и второй 11 дополнительные транзисторы, базы которых соединены с источником напряжения смещения потенциалов 12, коллектор первого 10 дополнительного транзистора соединен со входом второго 5 токового зеркала, коллектор второго 11 дополнительного транзистора соединен со входом первого 4 токового зеркала, эмиттер первого 10 дополнительного транзистора связан со вторым выводом первого 7 двухполюсника нагрузки и через первый 13 дополнительный резистор соединен со вторым 9 источником питания, эмиттер второго 11 дополнительного транзистора соединен со вторым выводом второго 8 двухполюсника нагрузки и через второй 14 дополнительный резистор соединен со вторым 9 источником питания.The problem is solved in that in the differential amplifier of figure 1, containing the input
На фиг.1 показана схема ДУ-прототипа.In Fig.1 shows a diagram of the remote control prototype.
Схема заявляемого устройства, соответствующего формуле изобретения, показана на фиг.2.A diagram of the inventive device corresponding to the claims is shown in figure 2.
На фиг.3 представлена схема заявляемого ДУ фиг.2 с конкретным выполнением первого 4 и второго 5 токовых зеркал в среде компьютерного моделирования Cadence на моделях интегральных транзисторов HJW.Figure 3 presents a diagram of the claimed remote control of figure 2 with a specific implementation of the first 4 and second 5 current mirrors in a computer simulation environment Cadence on models of integrated transistors HJW.
График фиг.4 характеризует частотную зависимость коэффициента усиления по напряжению (Kу) ДУ фиг.3 и. ДУ-прототипа.The graph of FIG. 4 characterizes the frequency dependence of the voltage gain (K y ) of the remote control of FIG. 3 and. Remote prototype.
Дифференциальный усилитель фиг.2 содержит входной дифференциальный каскад 1 с первым 2 и вторым 3 токовыми выходами, связанными со входами соответствующих первого 4 и второго 5 токовых зеркал, согласованных с первым 6 источником питания, первый 7 двухполюсник нагрузки, первый вывод которого соединен с первым выходом устройства и выходом первого 4 токового зеркала, второй 8 двухполюсник нагрузки, первый вывод которого соединен с выходом второго 5 токового зеркала и вторым выходом устройства, второй источник питания 9. В схему введен первый 10 и второй 11 дополнительные транзисторы, базы которых соединены с источником напряжения смещения потенциалов 12, коллектор первого 10 дополнительного транзистора соединен со входом второго 5 токового зеркала, коллектор второго 11 дополнительного транзистора соединен со входом первого 4 токового зеркала, эмиттер первого 10 дополнительного транзистора связан со вторым выводом первого 7 двухполюсника нагрузки и через первый 13 дополнительный резистор соединен со вторым 9 источником питания, эмиттер второго 11 дополнительного транзистора соединен со вторым выводом второго 8 двухполюсника нагрузки и через второй 14 дополнительный резистор соединен со вторым 9 источником питания.The differential amplifier of Fig. 2 contains an input
Статический режим ДУ фиг.2 устанавливается двухполюсником 17, а также резисторами 13, 14 и источником напряжения смещения 12. При необходимости в схему фиг.2 может вводиться общая отрицательная обратная связь по синфазному сигналу.The static mode of the remote control of FIG. 2 is set by a two-terminal 17, as well as by resistors 13, 14 and a bias voltage source 12. If necessary, general negative feedback can be introduced into the circuit of FIG.
Рассмотрим работу ДУ фиг.2 при положительном приращении напряжения uвx на первом «Вх.1» входе.Consider the operation of the remote control of figure 2 with a positive increment of voltage u in at the first "Vkh.1" input.
Коэффициент усиления по напряжению ДУ фиг.2 для выхода «Вых.1» определяется, прежде всего, эквивалентным сопротивлением Rэкв.А в цепи выхода Вых.1:The voltage gain of the remote control of FIG. 2 for the output “
где - крутизна преобразования входного напряжения uвх ДУ в выходной ток узла «А»;Where - the steepness of the conversion of the input voltage u I remote control into the output current of the node "A";
Суммарный ток в цепи выхода Вых.1 с учетом симметрии схемы:The total current in the output circuit of
где - противофазные напряжения на выходах ДУ;Where - antiphase voltage at the outputs of the remote control;
- коэффициент передачи по току первого (4) токового зеркала; - current transfer coefficient of the first (4) current mirror;
- коэффициент усиления по току эмиттера второго 11 дополнительного транзистора. - gain current of the emitter of the second 11 additional transistor.
Таким образом, для ДУ фиг.2:Thus, for the remote control of figure 2:
Из уравнения (4) следует, что при а также одинаковых , эквивалентное сопротивление в узле «А» существенно возрастает и поэтому Ку усилителя фиг.2 увеличивается:From equation (4) it follows that for as well as the same , equivalent resistance in node "A" significantly increases and therefore To the amplifier of figure 2 increases:
Таким образом, в предлагаемой схеме за счет соответствующего выбора резисторов 7 и 8, а также параметра токовых зеркал 4 и 5 можно получить существенное увеличение коэффициента усиления по напряжению.Thus, in the proposed circuit due to the appropriate choice of
Данные теоретические выводы подтверждаются результатами компьютерного моделирования фиг.4.These theoretical conclusions are confirmed by the results of computer simulation of figure 4.
Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом.Thus, the claimed device has significant advantages compared with the prototype.
Источники информацииInformation sources
1. Патентная заявка США 2005/0218983 fig.11. US Patent Application 2005/0218983 fig. 1
2. Патент SU №5304252. Patent SU No. 530425
3. Патент США №6.831.513 fig.43. US Patent No. 6,831,513 fig. 4
4. Патентная заявка WO 2002/0979744. Patent application WO 2002/097974
5. Авт.св. СССР 6786415. Auto USSR 678641
6. Патент США №6.657.4656. US Patent No. 6,657.465
7. Патент США №6.882.185 fig.47. US Patent No. 6,882,185 fig. 4
8. Патентная заявка США №2003/0132803 fig.48. US Patent Application No. 2003/0132803 fig.4
9. Патент США №4.262.261 fig.10в9. US patent No. 4.262.261 fig.10c
10.Патент США №6.538.51310. U.S. Patent No. 6,538.513
11.Патент США №6.844,781 fig.211.US Patent No. 6,844,781 fig. 2
12.Патент Японии JP 53-13945312.Japanese Patent JP 53-139453
13.Патент США №4.937.517 fig.213.US Patent No. 4,937.517 fig. 2
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121667/09A RU2421894C1 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | Differential amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121667/09A RU2421894C1 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | Differential amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2421894C1 true RU2421894C1 (en) | 2011-06-20 |
Family
ID=44738202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010121667/09A RU2421894C1 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | Differential amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2421894C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2659476C1 (en) * | 2017-09-12 | 2018-07-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | High-speed differential operational amplifier |
-
2010
- 2010-05-27 RU RU2010121667/09A patent/RU2421894C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2659476C1 (en) * | 2017-09-12 | 2018-07-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | High-speed differential operational amplifier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2419197C1 (en) | Differential amplifier with increased amplification factor as to voltage | |
RU2364020C1 (en) | Differential amplifier with negative in-phase signal feedback | |
RU2428786C1 (en) | Cascode amplifier | |
RU2421894C1 (en) | Differential amplifier | |
RU2331971C1 (en) | Differential amplifier with extended rating of operation | |
RU2390916C1 (en) | Precision operational amplifier | |
RU2416146C1 (en) | Differential amplifier with increased amplification factor | |
RU2354041C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2333593C1 (en) | Differential amplifier with wider active operation range | |
RU2416155C1 (en) | Differential operating amplifier | |
RU2439780C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2321159C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2411636C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2432667C1 (en) | Differential operational amplifier with low supply voltage | |
RU2446554C1 (en) | Differential operational amplifier with paraphase output | |
RU2441316C1 (en) | Differential amplifier with low supply voltage | |
RU2446555C2 (en) | Differential operational amplifier | |
RU2396698C1 (en) | Differential amplifier | |
RU2321158C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2432668C1 (en) | Differential operational amplifier with paraphase output | |
RU2432666C1 (en) | Differential operational amplifier with low supply voltage | |
RU2420863C1 (en) | Differential operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2402151C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2450423C1 (en) | Complementary differential amplifier | |
RU2402154C1 (en) | Differential 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: 20130528 |