RU2595927C1 - Bipolar-field operational amplifier - Google Patents

Bipolar-field operational amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2595927C1
RU2595927C1 RU2015130622/08A RU2015130622A RU2595927C1 RU 2595927 C1 RU2595927 C1 RU 2595927C1 RU 2015130622/08 A RU2015130622/08 A RU 2015130622/08A RU 2015130622 A RU2015130622 A RU 2015130622A RU 2595927 C1 RU2595927 C1 RU 2595927C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
transistor
collector
emitter
auxiliary
Prior art date
Application number
RU2015130622/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Прокопенко
Олег Владимирович Дворников
Николай Владимирович Бутырлагин
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту)
Priority to RU2015130622/08A priority Critical patent/RU2595927C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2595927C1 publication Critical patent/RU2595927C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.
SUBSTANCE: invention relates to radio electronics. Device comprises: an input differential cascade, the common source circuit of which is connected with the first power supply bus, the first and the second inputs of the input differential cascade, the first current output of the input differential cascade connected to the base of the first output transistor and the collector of the first transistor of the first reference current source, the emitter of which is connected to the second power supply bus, the second current output of the input differential cascade, connected to the base of the second output transistor and the collector of the second transistor of the second reference current source, the emitter of which is connected to the second power supply bus, a dynamic load circuit matched with the first power supply bus, the input of which is connected to the collector of the second output transistor, and the output is connected to the output of the device and the collector of the first output transistor, herewith the bases of the first and the second transistors of the first and second reference current sources are connected to each other, and the emitters of the first and the second output transistors are combined with each other.
EFFECT: wider range of change of the output voltage to levels close to voltages on the positive and the negative power supply buses.
4 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления широкополосных сигналов.The invention relates to the field of electronics and can be used as a precision device for amplifying broadband signals.

В современной радиоэлектронной аппаратуре находят применение операционные усилители (ОУ) на полевых и биполярных транзисторах, выполненные на основе дифференциального каскада с симметричной активной нагрузкой в виде источников опорного тока [1-8]. Их основное достоинство - повышенный коэффициент усиления по напряжению, который обеспечивается двумя каскадами усиления.In modern electronic equipment, operational amplifiers (op amps) are used on field and bipolar transistors, made on the basis of a differential cascade with a symmetrical active load in the form of reference current sources [1-8]. Their main advantage is the increased voltage gain, which is provided by two amplification stages.

Для работы в условиях космического пространства в экспериментальной физике необходимы радиационно-стойкие ОУ с повышенным коэффициентом усиления по напряжению и максимальными амплитудами выходного напряжения

Figure 00000001
, близкими к напряжению питания. Мировой опыт проектирования устройств данного класса показывает, что решение этих задач возможно с использованием биполярно-полевого технологического процесса [9], обеспечивающего формирование р-канальных полевых и высококачественных n-p-n биполярных транзисторов с радиационной стойкостью до 1 Мрад и потоком нейтронов до 1013 н/см2. Однако для таких ОУ необходима специальная схемотехника, учитывающая ограничения биполярно-полевой технологии [9-13].To work in outer space in experimental physics, radiation-resistant op-amps with a high voltage gain and maximum output voltage amplitudes are required
Figure 00000001
close to the supply voltage. World experience in designing devices of this class shows that the solution to these problems is possible using a bipolar field process [9], which provides the formation of p-channel field and high-quality npn bipolar transistors with radiation resistance up to 1 Mrad and a neutron flux up to 10 13 n / cm 2 . However, for such an op-amp, a special circuitry is needed that takes into account the limitations of bipolar field technology [9-13].

Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является операционный усилитель по патенту US 7.411.451, fig. 2. Он содержит (фиг. 1) входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с базой первого 7 выходного транзистора и коллектором первого 8 транзистора первого источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй 9 шиной источника питания, второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с базой второго 11 выходного транзистора и коллектором второго 12 транзистора второго источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй 9 шиной источника питания, цепь динамической нагрузки 13, согласованную с первой 3 шиной источника питания, вход которой 14 соединен с коллектором второго 11 выходного транзистора, а выход 15 связан с выходом устройства 16 и коллектором первого 7 выходного транзистора, причем базы первого 8 и второго 12 транзисторов первого и второго источников опорного тока соединены друг с другом, а эмиттеры первого 7 и второго 11 выходных транзисторов объединены друг с другом.The closest prototype (Fig. 1) of the claimed device is an operational amplifier according to the patent US 7.411.451, fig. 2. It contains (Fig. 1) the input differential stage 1, the common source circuit of which 2 is connected to the first 3 bus of the power source, the first 4 and second 5 inputs of the input differential stage 1, the first 6 current output of the input differential stage 1, connected to the base the first 7 output transistor and the collector of the first 8 transistor of the first reference current source, the emitter of which is connected to the second 9 bus of the power source, the second 10 current output of the input differential stage 1, connected to the base of the second 11 output transistor and the collector of the second 12 transistor of the second reference current source, the emitter of which is connected to the second 9 bus of the power source, a dynamic load circuit 13, matched with the first 3 bus of the power source, the input of which 14 is connected to the collector of the second 11 output transistor, and the output 15 is connected to the output of the device 16 and the collector of the first 7 output transistor, and the base of the first 8 and second 12 transistors of the first and second sources of the reference current are connected to each other, and the emitters of the first 7 and second 11 output transistors are combined s with each other.

Существенный недостаток известного ОУ состоит в том, что в нем не обеспечивается широкий диапазон изменения выходного напряжения, что особенно проявляется при низковольтном питании (2,5÷5 В). Кроме этого, в диапазоне рабочих, прежде всего низких температур, а также при воздействии потока нейтронов он имеет повышенные значения напряжения смещения нуля (Uсм) (единицы-десятки милливольт). В конечном итоге это снижает прецизионность известного ОУ.A significant drawback of the known op-amp is that it does not provide a wide range of changes in the output voltage, which is especially evident with low-voltage power supply (2.5 ÷ 5 V). In addition, in the range of working, primarily low temperatures, and also when exposed to a neutron flux, it has increased values of zero bias voltage (U cm ) (several tens of millivolts). Ultimately, this reduces the precision of the known opamp.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в расширении диапазона изменения выходного напряжения до уровней, близких к напряжениям на положительной (3) и отрицательной (9) шинах питания.The main objective of the invention is to expand the range of changes in the output voltage to levels close to the voltage on the positive (3) and negative (9) power buses.

Поставленная задача достигается тем, что в операционном усилителе фиг. 1, содержащем входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с базой первого 7 выходного транзистора и коллектором первого 8 транзистора первого источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй 9 шиной источника питания, второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с базой второго 11 выходного транзистора и коллектором второго 12 транзистора второго источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй 9 шиной источника питания, цепь динамической нагрузки 13, согласованную с первой 3 шиной источника питания, вход которой 14 соединен с коллектором второго 11 выходного транзистора, а выход 15 связан с выходом устройства 16 и коллектором первого 7 выходного транзистора, причем базы первого 8 и второго 12 транзисторов первого и второго источников опорного тока соединены друг с другом, а эмиттеры первого 7 и второго 11 выходных транзисторов объединены друг с другом, предусмотрены новые элементы и связи - объединенные эмиттеры первого 7 и второго 11 выходных транзисторов подключены ко входу 17 дополнительного неинвертирующего усилителя 18, выход которого 19 связан с базами первого 8 и второго 12 транзисторов первого и второго источников опорного тока, причем выходное статическое напряжение дополнительного неинвертирующего усилителя 18 превышает его входное статическое напряжение, измеренное относительно второй 9 шины источника питания.The problem is achieved in that in the operational amplifier of FIG. 1, containing the input differential stage 1, the common source circuit of which 2 is connected to the first 3 bus of the power supply, the first 4 and second 5 inputs of the input differential stage 1, the first 6 current output of the input differential stage 1, connected to the base of the first 7 output transistor and the collector the first 8 transistors of the first reference current source, the emitter of which is connected to the second 9 bus of the power source, the second 10 current output of the input differential stage 1, connected to the base of the second 11 output transistor and collector the torus of the second 12 transistor of the second reference current source, the emitter of which is connected to the second 9 bus of the power source, a dynamic load circuit 13, matched with the first 3 bus of the power source, the input of which 14 is connected to the collector of the second 11 output transistor, and the output 15 is connected to the output of the device 16 and the collector of the first 7 output transistor, and the base of the first 8 and second 12 transistors of the first and second sources of the reference current are connected to each other, and the emitters of the first 7 and second 11 output transistors are combined another, new elements and communications are provided - the combined emitters of the first 7 and second 11 output transistors are connected to the input 17 of an additional non-inverting amplifier 18, the output of which 19 is connected to the bases of the first 8 and second 12 transistors of the first and second reference current sources, and the output static voltage of the additional non-inverting amplifier 18 exceeds its input static voltage, measured relative to the second 9 bus power source.

На чертеже фиг. 1 показана схема ОУ-прототипа, а на чертеже фиг. 2 - схема заявляемого устройства в соответствии с п. 1 формулы изобретения.In the drawing of FIG. 1 shows a diagram of an op-amp prototype, and in the drawing of FIG. 2 is a diagram of the inventive device in accordance with paragraph 1 of the claims.

На чертеже фиг. 3 приведена схема заявляемого устройства в соответствии с п. 2, а на чертеже фиг. 4 - п. 3 формулы изобретения.In the drawing of FIG. 3 shows a diagram of the inventive device in accordance with paragraph 2, and in the drawing of FIG. 4 - p. 3 claims.

На чертеже фиг. 5 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с п. 4 формулы изобретения.In the drawing of FIG. 5 presents a diagram of the inventive device in accordance with paragraph 4 of the claims.

На чертеже фиг. 6 приведена схема заявляемого устройства фиг. 4 в среде PSpice на радиационно-зависимых моделях интегральных транзисторов АБМК_1_4 НПО «Интеграл» (г. Минск).In the drawing of FIG. 6 is a diagram of the inventive device of FIG. 4 in the environment of PSpice on radiation-dependent models of integrated transistors ABMK_1_4 NPO Integral (Minsk).

На чертеже фиг. 7 показаны амплитудно-частотные характеристики операционного усилителя фиг. 6 без отрицательной обратной связи и со 100% отрицательной обратной связью.In the drawing of FIG. 7 shows the amplitude-frequency characteristics of the operational amplifier of FIG. 6 without negative feedback and with 100% negative feedback.

На чертеже фиг. 8 приведена зависимость напряжения смещения нуля ОУ фиг. 6 от температуры.In the drawing of FIG. 8 shows the dependence of the zero bias voltage of the op amp of FIG. 6 on temperature.

На чертеже фиг. 9 представлена схема заявляемого устройства фиг. 5 в среде PSpice на радиационно-зависимых моделях интегральных транзисторов АБМК_1_4 НПО «Интеграл» (г. Минск).In the drawing of FIG. 9 is a diagram of the inventive device of FIG. 5 in the environment PSpice on radiation-dependent models of integrated transistors ABMK_1_4 NPO Integral (Minsk).

На чертеже фиг. 10 представлены амплитудно-частотные характеристики замкнутого и разомкнутого ОУ фиг. 9.In the drawing of FIG. 10 shows the amplitude-frequency characteristics of a closed and open op amp of FIG. 9.

На чертеже фиг. 11 показана схема заявляемого устройства фиг. 5 в среде PSpice при выполнении токового зеркала 13 на основе р-n-р транзисторов АБМК_1_3, которые не отличаются высокой радиационной стойкостью [9].In the drawing of FIG. 11 shows a diagram of the inventive device of FIG. 5 in the environment of PSpice when performing a current mirror 13 based on pnp transistors ABMK_1_3, which do not differ in high radiation resistance [9].

На чертеже фиг. 12 приведена зависимость напряжения смещения нуля ОУ фиг. 11 от температуры в диапазоне минус 60-80°С (а) и потока нейтронов (б).In the drawing of FIG. 12 shows the dependence of the zero bias voltage of the op amp of FIG. 11 on temperature in the range of minus 60-80 ° C (a) and neutron flux (b).

Биполярно-полевой операционный усилитель фиг. 2 содержит входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с базой первого 7 выходного транзистора и коллектором первого 8 транзистора первого источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй 9 шиной источника питания, второй 10 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с базой второго 11 выходного транзистора и коллектором второго 12 транзистора второго источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй 9 шиной источника питания, цепь динамической нагрузки 13, согласованную с первой 3 шиной источника питания, вход которой 14 соединен с коллектором второго 11 выходного транзистора, а выход 15 связан с выходом устройства 16 и коллектором первого 7 выходного транзистора, причем базы первого 8 и второго 12 транзисторов первого и второго источников опорного тока соединены друг с другом, а эмиттеры первого 7 и второго 11 выходных транзисторов объединены друг с другом. Объединенные эмиттеры первого 7 и второго 11 выходных транзисторов подключены ко входу 17 дополнительного неинвертирующего усилителя 18, выход которого 19 связан с базами первого 8 и второго 12 транзисторов первого и второго источников опорного тока, причем выходное статическое напряжение дополнительного неинвертирующего усилителя 18 превышает его входное статическое напряжение, измеренное относительно второй 9 шины источника питания. В данной схеме входной дифференциальный каскад 1 выполнен на полевых транзисторах 20 и 21 и источнике опорного тока 22.The bipolar field operational amplifier of FIG. 2 contains an input differential stage 1, the common source circuit of which 2 is connected to the first 3 bus of the power supply, the first 4 and second 5 inputs of the input differential stage 1, the first 6 current output of the input differential stage 1, connected to the base of the first 7 output transistor and the collector of the first 8 of the transistor of the first reference current source, the emitter of which is connected to the second 9 bus of the power source, the second 10 current output of the input differential stage 1, connected to the base of the second 11 output transistor and collector ohm of the second 12 transistor of the second reference current source, the emitter of which is connected to the second 9 bus of the power source, a dynamic load circuit 13, coordinated with the first 3 bus of the power source, the input of which 14 is connected to the collector of the second 11 output transistor, and the output 15 is connected to the output of the device 16 and the collector of the first 7 output transistor, and the base of the first 8 and second 12 transistors of the first and second sources of the reference current are connected to each other, and the emitters of the first 7 and second 11 output transistors are combined with ugom. The combined emitters of the first 7 and second 11 output transistors are connected to the input 17 of an additional non-inverting amplifier 18, the output of which 19 is connected to the bases of the first 8 and second 12 transistors of the first and second sources of reference current, and the output static voltage of the additional non-inverting amplifier 18 exceeds its input static voltage measured relative to the second 9 bus power supply. In this scheme, the input differential stage 1 is made on field-effect transistors 20 and 21 and the reference current source 22.

На чертеже фиг. 3, в соответствии с п. 2 формулы изобретения, вход 17 дополнительного неинвертирующего усилителя 18 подключен к эмиттеру первого 23 вспомогательного транзистора и через первый 24 вспомогательный резистор соединен со второй 9 шиной источника питания, база и коллектор первого 23 вспомогательного транзистора соединены с выходом 19 дополнительного неинвертирующего усилителя 18 и подключены к первому 25 вспомогательному источнику опорного тока, причем площадь эмиттерного перехода первого 23 вспомогательного транзистора значительно превышает площадь эмиттерных переходов первого 8 и второго 12 транзисторов первого и второго источников опорного тока.In the drawing of FIG. 3, in accordance with paragraph 2 of the claims, the input 17 of an additional non-inverting amplifier 18 is connected to the emitter of the first 23 auxiliary transistors and through the first 24 auxiliary resistor is connected to the second 9 bus of the power source, the base and collector of the first 23 auxiliary transistor are connected to the output 19 of the additional non-inverting amplifier 18 and connected to the first 25 auxiliary source of reference current, and the area of the emitter junction of the first 23 auxiliary transistor significantly exceeds the area q emitter junctions of the first 8 and second 12 transistors of the first and second sources of the reference current.

На чертеже фиг. 4, в соответствии с п. 3 формулы изобретения, вход 17 дополнительного неинвертирующего усилителя 18 подключен к эмиттеру второго 26 вспомогательного транзистора и через второй 27 вспомогательный резистор соединен со второй 9 шиной источника питания, база второго 26 вспомогательного транзистора соединена с выходом 19 дополнительного неинвертирующего усилителя 18 и эмиттером третьего 28 вспомогательного транзистора, коллектор которого соединен с первой 3 шиной источника питания, коллектор второго 26 вспомогательного транзистора соединен с базой третьего 28 вспомогательного транзистора и подключен ко второму 29 источнику опорного тока, причем площадь эмиттерного перехода второго 26 вспомогательного транзистора значительно превышает площадь эмиттерных переходов первого 8 и второго 12 транзисторов первого и второго источников опорного тока.In the drawing of FIG. 4, in accordance with paragraph 3 of the claims, the input 17 of the additional non-inverting amplifier 18 is connected to the emitter of the second 26 auxiliary transistor and through the second 27 auxiliary resistor is connected to the second 9 bus of the power source, the base of the second 26 auxiliary transistor is connected to the output 19 of the additional non-inverting amplifier 18 and the emitter of the third 28 auxiliary transistor, the collector of which is connected to the first 3 bus power source, the collector of the second 26 auxiliary transistor is connected to the base the third 28 auxiliary transistor and connected to the second 29 source of reference current, and the area of the emitter junction of the second 26 auxiliary transistor significantly exceeds the area of the emitter junction of the first 8 and second 12 transistors of the first and second sources of reference current.

В схеме фиг. 4 для уменьшения выходного сопротивления может использоваться буферный усилитель 30, у которого выходное сопротивление относительно выхода 31 мало.In the circuit of FIG. 4, a buffer amplifier 30 may be used to reduce the output impedance, in which the output impedance relative to the output 31 is small.

На чертеже фиг. 5, в соответствии с п. 4 формулы изобретения, вход 17 дополнительного неинвертирующего усилителя 18 соединен с коллектором четвертого 32 вспомогательного транзистора и через последовательно соединенные прямосмещенный р-n-переход 33 и третий 34 вспомогательный резистор подключен к базе пятого 35 вспомогательного транзистора, эмиттер которого подключен к базе четвертого 32 вспомогательного транзистора и выходу 19 дополнительного неинвертирующего усилителя 18, коллектор пятого 35 вспомогательного транзистора соединен с первой 3 шиной источника питания, а его база связана с третьим 36 источником опорного тока, причем эмиттер четвертого 32 вспомогательного транзистора подключен ко второй 9 шине источника питания.In the drawing of FIG. 5, in accordance with paragraph 4 of the claims, the input 17 of an additional non-inverting amplifier 18 is connected to the collector of the fourth 32 auxiliary transistor and through series-connected forward biased pn junction 33 and the third 34 auxiliary resistor is connected to the base of the fifth 35 auxiliary transistor, the emitter of which connected to the base of the fourth 32 auxiliary transistor and the output 19 of the additional non-inverting amplifier 18, the collector of the fifth 35 auxiliary transistor is connected to the first 3 bus of the source pi voltage, and its base is connected to the third 36th source of the reference current, and the emitter of the fourth 32th auxiliary transistor is connected to the second 9th bus of the power source.

Рассмотрим работу ОУ, фиг. 3.Consider the operation of the op-amp, FIG. 3.

Статический режим транзисторов схемы (фиг. 3) устанавливается источником опорного тока 22 и первым 25 вспомогательным источником опорного тока. При этом токи стока (Ici) и токи коллекторов (Iкi) транзисторов схемы определяются уравнениями:The static mode of the transistors of the circuit (Fig. 3) is set by the reference current source 22 and the first 25 auxiliary reference current source. In this case, the drain currents (I ci ) and collector currents (I ki ) of the transistors of the circuit are determined by the equations:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где Iс20, Ic21 - токи стока полевых транзисторов 20 и 21;where I c20 , I c21 - drain currents of field effect transistors 20 and 21;

I0 - некоторый заданный опорный ток, например I0=1 мА;I 0 is a given reference current, for example, I 0 = 1 mA;

Iк8, Iк12 - токи коллекторов первого 8 и второго 12 транзисторов первого и второго источников опорного тока.I k8 , I k12 - collector currents of the first 8 and second 12 transistors of the first and second sources of the reference current.

Если выбрать I25=I0, а отношение площадей эмиттерных переходов первого 23 вспомогательного транзистора и первого 8 (второго 12) транзистора первого (второго) источника опорного тока обозначить как N=S23/S8, то можно получить, что токи эмиттеров первого 7 и второго 11 выходных транзисторов зависят от N и сопротивления R24 первого 24 вспомогательного резистора:If I 25 = I 0 , and the ratio of the areas of the emitter junctions of the first 23 auxiliary transistors and the first 8 (second 12) transistors of the first (second) reference current source is denoted as N = S 23 / S 8 , then we can obtain that the currents of the emitters of the first 7 and the second 11 output transistors depend on N and the resistance R 24 of the first 24 auxiliary resistor:

Figure 00000005
Figure 00000005

где φт≈26 мВ - температурный потенциал.where φ t ≈26 mV is the temperature potential.

Амплитуда отрицательного выходного напряжения ОУ (фиг. 3)

Figure 00000006
определяется напряжением коллектор-база (Uкб.7) первого 7 выходного транзистора в статическом режиме:The amplitude of the negative output voltage of the op-amp (Fig. 3)
Figure 00000006
determined by the collector-base voltage (U kb.7 ) of the first 7 output transistor in static mode:

Figure 00000007
Figure 00000007

где иэб.8 - напряжение эмиттер-база первого 8 транзистора первого источника опорного тока;where eb. 8 is the emitter-base voltage of the first 8 transistor of the first reference current source;

Uэб.7 - напряжение эмиттер-база первого 7 выходного транзистора;U eb. 7 - emitter-base voltage of the first 7 output transistor;

Uэб.23 - напряжение эмиттер-база первого 23 вспомогательного транзистора;U eb.23 - voltage emitter-base of the first 23 auxiliary transistor;

Е9 - напряжение на второй 9 шине источника питания.E 9 - voltage on the second 9 bus power source.

В схеме ОУ-прототипа (фиг. 1) этот параметрIn the scheme of the op-amp prototype (Fig. 1), this parameter

Figure 00000008
Figure 00000008

Таким образом, заявляемое устройство имеет на 0,7 В более широкий диапазон изменения отрицательного выходного напряжения

Figure 00000006
, что достаточно актуально при низковольтном электропитании [Е9=(1.5÷3) В].Thus, the claimed device has a 0.7 V wider range of variation of the negative output voltage
Figure 00000006
, which is quite relevant for low-voltage power supply [E 9 = (1.5 ÷ 3) V].

Аналогичные улучшения по амплитуде

Figure 00000009
реализуются в схемах фиг. 4, фиг. 5.Similar amplitude improvements
Figure 00000009
implemented in the diagrams of FIG. 4, FIG. 5.

Предлагаемые схемотехнические решения обеспечивают высокую стабильность напряжения смещения нуля ОУ (фиг. 8, фиг. 12).The proposed circuit solutions provide high stability of the zero-offset voltage of the op-amp (Fig. 8, Fig. 12).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST

1. Патент US 7.411.451, fig. 2.1. Patent US 7.411.451, fig. 2.

2. Патент US 4.607.232.2. Patent US 4.607.232.

3. Патент US 3.614.645, fig. 1, fig. 2.3. Patent US 3.614.645, fig. 1, fig. 2.

4. Патент US 5.963.085, fig. 3.4. Patent US 5.963.085, fig. 3.

5. Патент US 4.271.394, fig. 3.5. Patent US 4,271,394, fig. 3.

6. Патент US 4.069.460, fig. 1.6. Patent US 4.069.460, fig. one.

7. Патент US 4.359.693, fig. 1.7. Patent US 4.359.693, fig. one.

8. Патент US 4.348.602, fig. 1.8. Patent US 4.348.602, fig. one.

9. Элементная база радиационно-стойких информационно-измерительных систем: монография / Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, С.Г. Крутчинский; под общ. ред. д.т.н. проф. Н.Н. Прокопенко; ФГБОУ ВПО «Южно-Рос. гос. ун-т. экономики и сервиса». - Шахты: ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011. - 208 с.9. The element base of radiation-resistant information-measuring systems: monograph / N.N. Prokopenko, O.V. Dvornikov, S.G. Krutchinsky; under the general. ed. Doctor of Technical Sciences prof. N.N. Prokopenko; FSBEI HPE “South-Ros. state un-t economics and service. " - Mines: FSBEI HPE "URGUES", 2011. - 208 p.

10. Проблемы проектирования аналоговых устройств с входными полевыми транзисторами. Часть 1 / О. Дворников // Компоненты и технологии, №6, 200.5, http:/kit-e.ru/articles/device/2005_6_218.php10. Problems of designing analog devices with input field effect transistors. Part 1 / O. Dvornikov // Components and Technologies, No. 6, 200.5, http: /kit-e.ru/articles/device/2005_6_218.php

11. Проблемы проектирования аналоговых устройств с входными полевыми транзисторами. Часть 2 / О. Дворников // Компоненты и технологии, №7, 2005, http.7/kit-e.ru/articles/device/2005_7_216.php11. Problems of designing analog devices with input field effect transistors. Part 2 / O. Dvornikov // Components and Technologies, No. 7, 2005, http.7 / kit-e.ru / articles / device / 2005_7_216.php

12. Проблемы проектирования аналоговых устройств с входными полевыми транзисторами. Часть 3 / О. Дворников // Компоненты и технологии, №8, 2005, http://kit-e.ru/articles/device/2005_8_184.php12. Problems of designing analog devices with input field effect transistors. Part 3 / O. Dvornikov // Components and Technologies, No. 8, 2005, http://kit-e.ru/articles/device/2005_8_184.php

13. Схемотехника биполярно-полевых аналоговых микросхем. Часть 4. Источники тока для особых применений / О. Дворников // Chip News, №3(96), 2005. - С. 66-68.13. Circuitry of bipolar-field analog circuits. Part 4. Current sources for special applications / O. Dvornikov // Chip News, No. 3 (96), 2005. - P. 66-68.

Claims (4)

1. Биполярно-полевой операционный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад (1), общая истоковая цепь которого (2) связана с первой (3) шиной источника питания, первый (4) и второй (5) входы входного дифференциального каскада (1), первый (6) токовый выход входного дифференциального каскада (1), связанный с базой первого (7) выходного транзистора и коллектором первого (8) транзистора первого источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй (9) шиной источника питания, второй (10) токовый выход входного дифференциального каскада (1), связанный с базой второго (11) выходного транзистора и коллектором второго (12) транзистора второго источника опорного тока, эмиттер которого связан со второй (9) шиной источника питания, цепь динамической нагрузки (13), согласованную с первой (3) шиной источника питания, вход которой (14) соединен с коллектором второго (11) выходного транзистора, а выход (15) связан с выходом устройства (16) и коллектором первого (7) выходного транзистора, причем базы первого (8) и второго (12) транзисторов первого и второго источников опорного тока соединены друг с другом, а эмиттеры первого (7) и второго (11) выходных транзисторов объединены друг с другом, отличающийся тем, что объединенные эмиттеры первого (7) и второго (11) выходных транзисторов подключены к входу (17) дополнительного неинвертирующего усилителя (18), выход которого (19) связан с базами первого (8) и второго (12) транзисторов первого и второго источников опорного тока, причем выходное статическое напряжение дополнительного неинвертирующего усилителя (18) превышает его входное статическое напряжение, измеренное относительно второй (9) шины источника питания.1. A bipolar-field operational amplifier containing an input differential stage (1), the common source circuit of which (2) is connected to the first (3) bus of the power source, the first (4) and second (5) inputs of the input differential stage (1), the first (6) current output of the input differential stage (1) connected to the base of the first (7) output transistor and the collector of the first (8) transistor of the first reference current source, the emitter of which is connected to the second (9) bus of the power source, the second (10) current output of the input differential stage (1), s associated with the base of the second (11) output transistor and the collector of the second (12) transistor of the second reference current source, the emitter of which is connected to the second (9) power supply bus, a dynamic load circuit (13), matched with the first (3) power supply bus, the input of which (14) is connected to the collector of the second (11) output transistor, and the output (15) is connected to the output of the device (16) and the collector of the first (7) output transistor, and the bases of the first (8) and second (12) transistors of the first and the second reference current sources are connected to each other, and emitters of the first (7) and second (11) output transistors are combined with each other, characterized in that the combined emitters of the first (7) and second (11) output transistors are connected to the input (17) of an additional non-inverting amplifier (18), the output of which ( 19) is connected to the bases of the first (8) and second (12) transistors of the first and second reference current sources, and the output static voltage of the additional non-inverting amplifier (18) exceeds its input static voltage measured relative to the second (9) bus of the power supply Nia. 2. Биполярно-полевой операционный усилитель по п. 1, отличающийся тем, что вход (17) дополнительного неинвертирующего усилителя (18) подключен к эмиттеру первого (23) вспомогательного транзистора и через первый (24) вспомогательный резистор соединен со второй (9) шиной источника питания, база и коллектор первого (23) вспомогательного транзистора соединены с выходом (19) дополнительного неинвертирующего усилителя (18) и подключены к первому (25) вспомогательному источнику опорного тока, причем площадь эмиттерного перехода первого (23) вспомогательного транзистора значительно превышает площадь эмиттерных переходов первого (8) и второго (12) транзисторов первого и второго источников опорного тока.2. The bipolar-field operational amplifier according to claim 1, characterized in that the input (17) of the additional non-inverting amplifier (18) is connected to the emitter of the first (23) auxiliary transistor and through the first (24) auxiliary resistor is connected to the second (9) bus the power source, the base and the collector of the first (23) auxiliary transistor are connected to the output (19) of an additional non-inverting amplifier (18) and connected to the first (25) auxiliary reference current source, and the emitter junction area of the first (23) auxiliary ranzistora considerably larger than the area of the emitter junction of the first (8) and second (12) transistors of first and second current reference sources. 3. Биполярно-полевой операционный усилитель по п. 1, отличающийся тем, что вход (17) дополнительного неинвертирующего усилителя (18) подключен к эмиттеру второго (26) вспомогательного транзистора и через второй (27) вспомогательный резистор соединен со второй (9) шиной источника питания, база второго (26) вспомогательного транзистора соединена с выходом (19) дополнительного неинвертирующего усилителя (18) и эмиттером третьего (28) вспомогательного транзистора, коллектор которого соединен с первой (3) шиной источника питания, коллектор второго (26) вспомогательного транзистора соединен с базой третьего (28) вспомогательного транзистора и подключен ко второму (29) источнику опорного тока, причем площадь эмиттерного перехода второго (26) вспомогательного транзистора значительно превышает площадь эмиттерных переходов первого (8) и второго (12) транзисторов первого и второго источников опорного тока.3. The bipolar-field operational amplifier according to claim 1, characterized in that the input (17) of the additional non-inverting amplifier (18) is connected to the emitter of the second (26) auxiliary transistor and through the second (27) auxiliary resistor is connected to the second (9) bus the power source, the base of the second (26) auxiliary transistor is connected to the output (19) of the additional non-inverting amplifier (18) and the emitter of the third (28) auxiliary transistor, the collector of which is connected to the first (3) bus of the power source, the collector of the second (26) auxiliary of the output transistor is connected to the base of the third (28) auxiliary transistor and connected to the second (29) source of the reference current, and the area of the emitter transition of the second (26) auxiliary transistor significantly exceeds the area of the emitter transitions of the first (8) and second (12) transistors of the first and second reference current sources. 4. Биполярно-полевой операционный усилитель по п. 1, отличающийся тем, что вход (17) дополнительного неинвертирующего усилителя (18) соединен с коллектором четвертого (32) вспомогательного транзистора и через последовательно соединенные прямосмещенный p-n-переход (33) и третий (34) вспомогательный резистор подключен к базе пятого (35) вспомогательного транзистора, эмиттер которого подключен к базе четвертого (32) вспомогательного транзистора и выходу (19) дополнительного неинвертирующего усилителя (18), коллектор пятого (35) вспомогательного транзистора соединен с первой (3) шиной источника питания, а его база связана с третьим (36) источником опорного тока, причем эмиттер четвертого (32) вспомогательного транзистора подключен ко второй (9) шине источника питания. 4. The bipolar-field operational amplifier according to claim 1, characterized in that the input (17) of the additional non-inverting amplifier (18) is connected to the collector of the fourth (32) auxiliary transistor and through a series-connected forward biased pn junction (33) and the third (34 ) the auxiliary resistor is connected to the base of the fifth (35) auxiliary transistor, the emitter of which is connected to the base of the fourth (32) auxiliary transistor and the output (19) of the additional non-inverting amplifier (18), the collector of the fifth (35) auxiliary transistor and connected to the first (3) power supply rail, and its base connected to the third (36) reference current source, the emitter of the fourth (32) of the auxiliary transistor connected to the second (9) power supply bus.
RU2015130622/08A 2015-07-23 2015-07-23 Bipolar-field operational amplifier RU2595927C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015130622/08A RU2595927C1 (en) 2015-07-23 2015-07-23 Bipolar-field operational amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015130622/08A RU2595927C1 (en) 2015-07-23 2015-07-23 Bipolar-field operational amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2595927C1 true RU2595927C1 (en) 2016-08-27

Family

ID=56891933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015130622/08A RU2595927C1 (en) 2015-07-23 2015-07-23 Bipolar-field operational amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2595927C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2670777C1 (en) * 2018-03-12 2018-10-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Bipolar-field buffer amplifier for operating at low temperatures
RU2771316C1 (en) * 2021-12-09 2022-04-29 Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО" Gallium buffer amplifier

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6542030B2 (en) * 1998-11-16 2003-04-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Amplifier with stabilization means
US6801087B2 (en) * 2000-06-28 2004-10-05 Infineon Technologies Ag Integrated circuit with an analog amplifier
US7411451B2 (en) * 2006-04-03 2008-08-12 Texas Instruments Incorporated Class AB folded cascode stage and method for low noise, low power, low-offset operational amplifier

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6542030B2 (en) * 1998-11-16 2003-04-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Amplifier with stabilization means
US6801087B2 (en) * 2000-06-28 2004-10-05 Infineon Technologies Ag Integrated circuit with an analog amplifier
US7411451B2 (en) * 2006-04-03 2008-08-12 Texas Instruments Incorporated Class AB folded cascode stage and method for low noise, low power, low-offset operational amplifier

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2670777C1 (en) * 2018-03-12 2018-10-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Bipolar-field buffer amplifier for operating at low temperatures
RU2670777C9 (en) * 2018-03-12 2018-12-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Bipolar-field buffer amplifier for operating at low temperatures
RU2771316C1 (en) * 2021-12-09 2022-04-29 Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО" Gallium buffer amplifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2523124C1 (en) Multi-differential operational amplifier
RU2595927C1 (en) Bipolar-field operational amplifier
RU2615066C1 (en) Operational amplifier
RU2615068C1 (en) Bipolar-field differential operational amplifier
RU2615070C1 (en) High-precision two-stage differential operational amplifier
RU2640744C1 (en) Cascode differential operational amplifier
RU2568384C1 (en) Precision operational amplifier based on radiation resistant bipolar and field process
RU2583760C1 (en) Bipolar-field operational amplifier
RU2439780C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2321159C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2589323C1 (en) Bipolar-field operational amplifier
RU2595926C1 (en) Bipolar-field operational amplifier
RU2642337C1 (en) Bipolar-field operating amplifier
RU2571579C1 (en) Precision operational amplifier for radiation-proof bipolar field technological process
RU2439778C1 (en) Differential operational amplifier with paraphase output
RU2604684C1 (en) Bipolar-field operational amplifier based on "bent" cascade
RU2419187C1 (en) Cascode differential amplifier with increased zero level stability
RU2412530C1 (en) Complementary differential amplifier
RU2432666C1 (en) Differential operational amplifier with low supply voltage
RU2595923C1 (en) High-speed operational amplifier based on "bent" cascode
RU2613842C1 (en) Differential operating amplifier with low power supply voltage
RU2444114C1 (en) Operational amplifier with low-resistance load
RU2412529C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2592429C1 (en) Bipolar-field operational amplifier on basis of "bent" cascode
RU2627094C1 (en) Low-temperature radiation-resistant multidifferential operating amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170724