RU2488954C1 - Differential amplifier with zero level of output static voltages - Google Patents
Differential amplifier with zero level of output static voltages Download PDFInfo
- Publication number
- RU2488954C1 RU2488954C1 RU2012135026/08A RU2012135026A RU2488954C1 RU 2488954 C1 RU2488954 C1 RU 2488954C1 RU 2012135026/08 A RU2012135026/08 A RU 2012135026/08A RU 2012135026 A RU2012135026 A RU 2012135026A RU 2488954 C1 RU2488954 C1 RU 2488954C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- transistors
- input
- transistor
- outputs
- 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 широкополосных сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (видеоусилителей, операционных усилителей, непрерывных стабилизаторов напряжения, перемножителей сигналов и т.д.).The invention relates to the field of radio engineering and communication and can be used as a device for amplifying broadband signals in the structure of analog microcircuits for various functional purposes (video amplifiers, operational amplifiers, continuous voltage stabilizers, signal multipliers, etc.).
Известны дифференциальные усилители (ДУ) на комплементарных n-p-n и p-n-p-транзисторах [1-29], которые составляют основу многих аналоговых микросхем ведущих микроэлектронных фирм (µА741, µА748, µА776 и др.) [1].There are known differential amplifiers (DEs) on complementary n-p-n and p-n-p-transistors [1-29], which form the basis of many analog microcircuits of leading microelectronic companies (µА741, µА748, µА776, etc.) [1].
Ближайшим прототипом (фиг.1) заявляемого устройства является дифференциальный усилитель по патенту US №4.901.031. Он содержит первый 1 и второй 2 входные транзисторы, входные управляющие выводы которых соединены с соответствующими первым 3 и вторым 4 входами устройства, первый 5 и второй 6 выходные биполярные транзисторы, базы которых соединены друг с другом, первый 7 источник опорного тока, первую (8-9) группу противофазных токовых выходов 8 и 9 устройства, связанных соответствующими токовыми выводами первого 1 и второго 2 входных транзисторов, вторую группу (10, 11) противофазных токовых выходов 10 и 11 устройства, связанных с соответствующими коллекторами первого 5 и второго 6 выходных биполярных транзисторов, причем инжектирующий вывод первого 1 входного транзистора соединен с эмиттером первого 5 выходного биполярного транзистора, инжектирующий вывод второго 2 входного транзистора соединен с эмиттером второго 6 выходного транзистора.The closest prototype (figure 1) of the claimed device is a differential amplifier according to US patent No. 4.901.031. It contains the first 1 and second 2 input transistors, the input control terminals of which are connected to the corresponding first 3 and second 4 inputs of the device, the first 5 and second 6 output bipolar transistors, the bases of which are connected to each other, the first 7 reference current source, the first (8 -9) a group of antiphase
Существенный недостаток известного ДУ состоит в том, что уровень постоянных составляющих его выходных противофазных напряжений смещен относительно общей шины источников питания. Это не позволяет обеспечить в ДУ:A significant disadvantage of the known remote control is that the level of the constant components of its output antiphase voltages is offset relative to the common bus of the power sources. This does not allow to provide in the remote control:
- высокое усиление (Ку) при нулевом уровне статических напряжений на потенциальных выходах устройства;- high gain (Ku) at zero level of static voltage at the potential outputs of the device;
- каскодное (последовательное) соединение двух и более идентичных ДУ без специальных цепей смещения статического уровня выходов ДУ относительно общей шины.- cascode (serial) connection of two or more identical remote control units without special bias circuits of the static level of the remote control outputs relative to the common bus.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в создании условий, при которых выходные статические напряжения ДУ всегда близки к потенциалу общей шины источников питания ДУ. То есть такой ДУ обеспечивает преобразование входных сигналов, изменяющихся относительно общей шины источников питания в выходные напряжения, которые имеют близкие к нулю уровни постоянной составляющей и также изменяются противофазно относительно общей шины источников питания. Идентичные каскады данного класса допускают непосредственное соединение друг с другом и не требуют специальных цепей смещения статического уровня, ухудшающих их частотные и другие свойства.The main objective of the invention is to create conditions under which the output static voltage of the remote control is always close to the potential of the common bus power sources of the remote control. That is, such a remote control provides the conversion of input signals that change relative to the common bus of power supplies to output voltages, which have close to zero DC levels and also change out of phase with respect to the common bus of power supplies. Identical cascades of this class allow direct connection with each other and do not require special static level bias circuits that degrade their frequency and other properties.
Поставленная задача достигается тем, что в дифференциальном усилителе фиг.1, содержащем первый 1 и второй 2 входные транзисторы, входные управляющие выводы которых соединены с соответствующими первым 3 и вторым 4 входами устройства, первый 5 и второй 6 выходные биполярные транзисторы, базы которых соединены друг с другом, первый 7 источник опорного тока, первую (8-9) группу противофазных токовых выходов 8 и 9 устройства, связанных соответствующими токовыми выводами первого 1 и второго 2 входных транзисторов, вторую группу (10, 11) противофазных токовых выходов 10 и 11 устройства, связанных с соответствующими коллекторами первого 5 и второго 6 выходных биполярных транзисторов, причем инжектирующий вывод первого 1 входного транзистора соединен с эмиттером первого 5 выходного биполярного транзистора, инжектирующий вывод второго 2 входного транзистора соединен с эмиттером второго 6 выходного транзистора, предусмотрены новые элементы и связи - первый 7 источник опорного тока включен между коллектором первого 5 выходного транзистора и первой 12 шиной источника питания, второй дополнительный 13 источник опорного тока включен между коллектором второго 6 выходного транзистора и первой 12 шиной источника питания, между коллекторами первого 5 и второго 6 выходных транзисторов включены последовательно соединенные первый 14 и второй 15 дополнительные резисторы, общий узел которых связан с базами первого 5 и второго 6 выходных транзисторов, причем противофазными потенциальными выходами устройства 16, 17 являются коллекторы первого 5 и второго 6 выходных транзисторов, а в качестве первого 1 и второго 2 входных транзисторов используются полевые транзисторы с управляющими p-n переходами, затворы которых являются входными управляющими выводами первого 1 и второго 2 входных транзисторов, стоки - выходными токовыми выводами первого 1 и второго 2 входных транзисторов, а истоки - инжектирующими выводами первого 1 и второго 2 входных транзисторов.This object is achieved in that in the differential amplifier of figure 1, containing the first 1 and second 2 input transistors, the input control terminals of which are connected to the corresponding first 3 and second 4 inputs of the device, the first 5 and second 6 output bipolar transistors, the bases of which are connected to each other with another, the first 7 source of reference current, the first (8-9) group of antiphase
На чертеже фиг.1 показана схема ДУ-прототипа, а на чертеже фиг.2 - схема заявляемого устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения.The drawing of figure 1 shows a diagram of the remote control prototype, and the drawing of figure 2 is a diagram of the inventive device in accordance with
На чертеже фиг.3 показана схема усилителя в соответствии с п.2 формулы изобретения, где первая группа (8, 9) противофазных токовых выходов дифференциального усилителя связана со второй 18 шиной источника питания через дополнительную цепь нагрузки 19, причем токовые выходы 8 и 9 являются дополнительными потенциальными противофазными выходами устройства.The drawing of figure 3 shows the amplifier circuit in accordance with
На чертеже фиг.4 показана схема усилителя фиг.2 в среде PSpice на моделях интегральных транзисторов АБМК_1_3 НПО «Интеграл» (г.Минск).The drawing of Fig. 4 shows a diagram of the amplifier of Fig. 2 in a PSpice environment on models of integrated transistors ABMK_1_3 of NPO Integral (Minsk).
На чертеже фиг.5 показана зависимость коэффициента усиления ДУ фиг.4 от сопротивлений дополнительных резисторов R1 R2 (14 и 15 в обозначениях фиг.2).The drawing of figure 5 shows the dependence of the gain of the remote control of figure 4 from the resistances of the additional resistors R 1 R 2 (14 and 15 in the notation of figure 2).
Дифференциальный усилитель с нулевым уровнем выходных статических напряжений фиг.2 содержит первый 1 и второй 2 входные транзисторы, входные управляющие выводы которых соединены с соответствующими первым 3 и вторым 4 входами устройства, первый 5 и второй 6 выходные биполярные транзисторы, базы которых соединены друг с другом, первый 7 источник опорного тока, первую (8-9) группу противофазных токовых выходов 8 и 9 устройства, связанных соответствующими токовыми выводами первого 1 и второго 2 входных транзисторов, вторую группу (10, 11) противофазных токовых выходов 10 и 11 устройства, связанных с соответствующими коллекторами первого 5 и второго 6 выходных биполярных транзисторов, причем инжектирующий вывод первого 1 входного транзистора соединен с эмиттером первого 5 выходного биполярного транзистора, инжектирующий вывод второго 2 входного транзистора соединен с эмиттером второго 6 выходного транзистора. В данной схеме первый 7 источник опорного тока включен между коллектором первого 5 выходного транзистора и первой 12 шиной источника питания, второй дополнительный 13 источник опорного тока включен между коллектором второго 6 выходного транзистора и первой 12 шиной источника питания, между коллекторами первого 5 и второго 6 выходных транзисторов включены последовательно соединенные первый 14 и второй 15 дополнительные резисторы, общий узел которых связан с базами первого 5 и второго 6 выходных транзисторов, причем противофазными потенциальными выходами устройства 16, 17 являются коллекторы первого 5 и второго 6 выходных транзисторов, а в качестве первого 1 и второго 2 входных транзисторов используются полевые транзисторы с управляющими p-n переходами, затворы которых являются входными управляющими выводами первого 1 и второго 2 входных транзисторов, стоки - выходными токовыми выводами первого 1 и второго 2 входных транзисторов, а истоки - инжектирующими выводами первого 1 и второго 2 входных транзисторов.The differential amplifier with a zero level of output static voltages of figure 2 contains the first 1 and second 2 input transistors, the input control terminals of which are connected to the corresponding first 3 and second 4 inputs of the device, the first 5 and second 6 output bipolar transistors, the bases of which are connected to each other , the first 7 source of the reference current, the first (8-9) group of antiphase
На чертеже фиг.3, в соответствии с п.2 формулы изобретения, введена дополнительная цепь нагрузки 19, содержащая в частном случае резисторы нагрузки 20 и 21.In the drawing of figure 3, in accordance with
Рассмотрим работу заявляемого ДУ фиг.2.Consider the work of the claimed remote control of figure 2.
При нулевом входном сигнале (uвх.1=uвх.2=0) статический режим транзисторов 1, 2 и 5, 6 устанавливается источниками опорного тока 7 и 13:With a zero input signal (
где Ic, Iu - токи стока и истока полевых транзисторов 1, 2;where I c , I u are the drain and source currents of the
Iэ, Iк - токи эмиттера и коллектора транзисторов 5 и 6.I e , I k - emitter and collector currents of
При этом на основании второго закона Кирхгофа можно найти, что выходные статические напряжения ДУ фиг.2:In this case, on the basis of the second Kirchhoff law, it can be found that the output static voltage of the control of FIG.
При относительно небольших значениях напряжений на резисторах 14 и 15 (R14Iб=R15Iб<<Uэб.5) из (3), (4) для кремниевых технологий можно получить:With relatively small voltages across the
Напряжения затвор-исток Uзи полевого транзистора связаны с током стока (истока) следующей приближенной формулойGate-source voltage U communication of the FET connected to the drain current (source) the following approximate formula
где Ic.max - максимальный ток стока при Uзи=0;where I c.max is the maximum drain current at U zi = 0;
Uотс - напряжение отсечки при Ic≈0.U sb is the cutoff voltage at I c ≈0.
Учитывая, что численные значения напряжений затвор-исток (Uзи) полевого транзистора с управляющим p-n переходом могут изменяться в зависимости от тока стока Iс в широких пределах, из (5) и (6) можно найти, что при линейной аппроксимации стоко-затворной характеристики полевого транзистора (7) и выборе токов двухполюсников 7 и 13 в соответствии с формулой:Given that the numerical values of the gate-source voltage (U link) field effect transistor with a control pn transition can be varied depending on the flow I current from a wide range, from (5) and (6) one can find that for a linear approximation of the drain-gate characteristics of the field effect transistor (7) and the choice of currents of two-
выходные статические напряжения (5) и (6) в заявляемом ДУ будут близки к нулю. Данный аналитический вывод подтверждается экспериментом. То есть к выходам 16 и 17 ДУ фиг.2 можно присоединить (без потери эффективности использования напряжения питания) входы 3 и 4 такого же ДУ и увеличить общий Ку такой двухкаскадной структуры. В классических структурах это невозможно.output static voltages (5) and (6) in the claimed remote control will be close to zero. This analytical conclusion is confirmed by experiment. That is, to the
Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом.Thus, the claimed device has significant advantages in comparison with the prototype.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST
1. Операционные усилители и компараторы. М.: Издательский дом «Додека», 2001.- 560 с.1. Operational amplifiers and comparators. M .: Dodeka Publishing House, 2001.- 560 p.
2. Патент США №3.786.3622. US Patent No. 3,786.362
3. Патент США №4.030.0443. US patent No. 4.030.044
4. Патент США №4.059.808, фиг.54. US patent No. 4.059.808, figure 5
5. Патент США №4.286.2275. US Patent No. 4,286.227
6. Авт.свид. СССР №375754, H03f 3/386. Autosvid. USSR No. 375754,
7. Авт.свид. СССР №843164, H03f 3/307. Autosvid. USSR No. 843164,
8. Патент США №3.660.7738. US Patent No. 3,660.773
9. Патент США №4.560.9489. US Patent No. 4,560.948
10. Патент РФ №2930041, H03f 1/3210. RF patent No. 2930041,
11. Патент Японии №57-5364, H03f 3/34311. Japan Patent No. 57-5364,
12. Патент ЧССР №134845, кл. 21а2 18/0812. Patent of Czechoslovakia No. 134845, cl.
13. Патент ЧССР №134849, кл. 21а2 18/0813. Czechoslovak Patent No. 134849, cl.
14. Патент ЧССР №135326, кл. 21а2 18/0814. Patent of Czechoslovakia No. 135326, cl.
15. Патент США №4.389.57915. US Patent No. 4,389.579
16. Патент Англии №1543361, НЗТ16. Patent of England No. 1543361, NZT
17. Патент США №5.521.552 (фиг.3а)17. US patent No. 5.521.552 (figa)
18. Патент США №4.059.80818. US Patent No. 4.059.808
19. Патент США №5.789.94919. US Patent No. 5,789.949
20. Патент США №4.453.13420. US Patent No. 4,453.134
21. Патент США №4.760.28621. US Patent No. 4,760.286
22. Авт.свид. СССР №128394622. Autosvid. USSR No. 1283946
23. Патент РФ №201901923. RF patent No. 2019019
24. Патент США №4.389.57924. US Patent No. 4,389.579
25. Патент США №4.453.09225. US Patent No. 4,453.092
26. Патент США №3.566.28926. US Patent No. 3,566.289
27. Патент США №4.059.808 (фиг.2)27. US patent No. 4.059.808 (figure 2)
28. Патент США №3.649.92628. US Patent No. 3,649,926
29. Патент США №4.714.894 (фиг.1).29. US patent No. 4.714.894 (figure 1).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012135026/08A RU2488954C1 (en) | 2012-08-15 | 2012-08-15 | Differential amplifier with zero level of output static voltages |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012135026/08A RU2488954C1 (en) | 2012-08-15 | 2012-08-15 | Differential amplifier with zero level of output static voltages |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2488954C1 true RU2488954C1 (en) | 2013-07-27 |
Family
ID=49155775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012135026/08A RU2488954C1 (en) | 2012-08-15 | 2012-08-15 | Differential amplifier with zero level of output static voltages |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2488954C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792710C1 (en) * | 2022-03-17 | 2023-03-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО" | Multichannel differential amplifier based on gallium arsenide field-effect and bipolar transistors |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4389579A (en) * | 1979-02-13 | 1983-06-21 | Motorola, Inc. | Sample and hold circuit |
US4901031A (en) * | 1989-01-17 | 1990-02-13 | Burr-Brown Corporation | Common-base, source-driven differential amplifier |
RU2019019C1 (en) * | 1991-06-03 | 1994-08-30 | Шахтинский Технологический Институт Бытового Обслуживания | Differential amplifier |
RU2293433C1 (en) * | 2005-09-15 | 2007-02-10 | ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ЮРГУЭС) | Differential amplifier with increased weakening of input cophased signal |
-
2012
- 2012-08-15 RU RU2012135026/08A patent/RU2488954C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4389579A (en) * | 1979-02-13 | 1983-06-21 | Motorola, Inc. | Sample and hold circuit |
US4901031A (en) * | 1989-01-17 | 1990-02-13 | Burr-Brown Corporation | Common-base, source-driven differential amplifier |
RU2019019C1 (en) * | 1991-06-03 | 1994-08-30 | Шахтинский Технологический Институт Бытового Обслуживания | Differential amplifier |
RU2293433C1 (en) * | 2005-09-15 | 2007-02-10 | ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ЮРГУЭС) | Differential amplifier with increased weakening of input cophased signal |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2792710C1 (en) * | 2022-03-17 | 2023-03-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО" | Multichannel differential amplifier based on gallium arsenide field-effect and bipolar transistors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104460811B (en) | Reference voltage temperature coefficient calibration circuit and method of work thereof | |
RU2624565C1 (en) | Instrument amplifier for work at low temperatures | |
RU2523124C1 (en) | Multi-differential operational amplifier | |
RU2684489C1 (en) | Buffer amplifier on complementary field-effect transistors with control p-n junction for operation at low temperatures | |
RU2488954C1 (en) | Differential amplifier with zero level of output static voltages | |
RU2346388C1 (en) | Differential amplifier | |
RU2390916C1 (en) | Precision operational amplifier | |
RU2523947C1 (en) | Output stage of power amplifier based on complementary transistors | |
CN102983853A (en) | Analog squaring circuit | |
RU2615068C1 (en) | Bipolar-field differential operational amplifier | |
RU2595927C1 (en) | Bipolar-field operational amplifier | |
RU2319296C1 (en) | Fast action differential amplifier | |
RU2321159C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2536376C1 (en) | Operational amplifier with paraphase output | |
RU2452077C1 (en) | Operational amplifier with paraphase output | |
RU2432667C1 (en) | Differential operational amplifier with low supply voltage | |
RU2383099C2 (en) | Differential amplifier with low-resistance inputs | |
RU2411634C1 (en) | Differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2439780C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2411636C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2390912C2 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2432666C1 (en) | Differential operational amplifier with low supply voltage | |
RU2432665C1 (en) | Differential operational amplifier with low supply voltage | |
RU2320078C1 (en) | Complementary differential amplifier | |
RU2374757C1 (en) | Cascode differential amplifier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140816 |