RU2637465C1 - Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала - Google Patents
Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637465C1 RU2637465C1 RU2016148972A RU2016148972A RU2637465C1 RU 2637465 C1 RU2637465 C1 RU 2637465C1 RU 2016148972 A RU2016148972 A RU 2016148972A RU 2016148972 A RU2016148972 A RU 2016148972A RU 2637465 C1 RU2637465 C1 RU 2637465C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- input
- output
- differential stage
- input differential
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
- H03F3/4508—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using bipolar transistors as the active amplifying circuit
- H03F3/45174—Mirror types
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроники и радиотехники. Технический результат: уменьшение коэффициента передачи входного синфазного сигнала. Технический результат достигается за счет новых элементов и связей, введенных в дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала: второй (3) токовой выход входного дифференциального каскада (1) связан со входом второго (9) токового зеркала через первую (10) цепь согласования потенциалов, а четвертый (5) токовый выход входного дифференциального каскада (1) связан со входом первого (7) токового зеркала через вторую (11) цепь согласования потенциалов. 5 ил.
Description
Изобретение относится к области электроники и измерительной техники и может быть использовано в качестве устройства усиления сигналов различных датчиков, в структуре аналоговых микросхем, работающих в условиях синфазных помех.
Для работы в составе измерительных систем необходимы дифференциальные усилители сигналов различных сенсоров, обеспечивающие высокое ослабление синфазной составляющей двух входных напряжений.
В современной электронике широко применяются дифференциальные усилители (ДУ) с многоканальным входным каскадом, работающим на симметричную дифференциальную нагрузку на основе двух токовых зеркал [1-10]. Благодаря такому решению имеется потенциальная возможность существенного уменьшения коэффициента передачи синфазного сигнала (Ксф), которая, однако, не всегда реализуется.
Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является дифференциальный усилитель по патенту US №1385255. Он содержит входной дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, третий 4 и четвертый 5 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, причем фазы выходных токов первого 2 и второго 3 токовых выходов входного дифференциального каскада 1 противоположны фазам выходных токов третьего 4 и четвертого 5 токовых выходов входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход устройства, связанный с первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом первого 7 токового зеркала, второй 8 токовый выход устройства, связанный с третьим 4 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом второго 9 токового зеркала, причем второй 3 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом второго 9 токового зеркала, а четвертоый 5 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом первого 7 токового зеркала.
Существенный недостаток известного ДУ состоит в том, что он характеризуется невысоким значением коэффициента ослабления входного синфазного сигнала
где Kd>>1 - дифференциальный коэффициент усиления ДУ;
Ксф<<1 - коэффициент передачи входного синфазного сигнала ДУ.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в уменьшении коэффициента передачи синфазного сигнала Ксф при неизменном Kd. В конечном итоге это повышает Кос.сф (1).
Поставленная задача достигается тем, что в дифференциальном усилителе (фиг. 1) входной дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, третий 4 и четвертый 5 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, причем фазы выходных токов первого 2 и второго 3 токовых выходов входного дифференциального каскада 1 противоположны фазам выходных токов третьего 4 и четвертого 5 токовых выходов входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход устройства, связанный с первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом первого 7 токового зеркала, второй 8 токовый выход устройства, связанный с третьим 4 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом второго 9 токового зеркала, причем второй 3 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом второго 9 токового зеркала, а четвертый 5 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом первого 7 токового зеркала, предусмотрены новые элементы и связи - второй 3 токовой выход входной дифференциального каскада 1 связан со входом второго 9 токового зеркала через первую 10 цепь согласования потенциалов, а четвертый 5 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом первого 7 токового зеркала через вторую 11 цепь согласования потенциалов.
На фиг. 1 показана схема ДУ-прототипа, а на фиг. 2 - функциональная схема заявляемого ДУ в соответствии с формулой изобретения.
На фиг. 3 представлена схема заявляемого устройства с конкретным выполнением входного дифференциального каскада 1, который в данном случае соответствует входному каскаду ДУ-прототипа.
На фиг. 4 приведена схема заявляемого ДУ фиг. 2 в среде PSpice на моделях интегральных транзисторов АБМК_1.4 (ОАО «Интеграл», г. Минск).
На фиг. 5 представлена частотная зависимость коэффициента передачи синфазного сигнала Ксф схемы ДУ фиг. 4 от величины напряжений на цепях согласования потенциалов (10 и 11): Е10=Е11=V4=V6=vvar=5B и Е10=Е11=V4=V6=vvar=0B для случая, когда статическое напряжение на выходах 6 и 8 равно 5В.
Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала (фиг. 2) содержит входной дифференциальный каскад 1, первый 2 и второй 3 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, третий 4 и четвертый 5 синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада 1, причем фазы выходных токов первого 2 и второго 3 токовых выходов входного дифференциального каскада 1 противоположны фазам выходных токов третьего 4 и четвертого 5 токовых выходов входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход устройства, связанный с первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом первого 7 токового зеркала, второй 8 токовый выход устройства, связанный с третьим 4 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 и выходом второго 9 токового зеркала, причем второй 3 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом второго 9 токового зеркала, а четвертый 5 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом первого 7 токового зеркала. Второй 3 токовой выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом второго 9 токового зеркала через первую 10 цепь согласования потенциалов, а четвертый 5 токовый выход входного дифференциального каскада 1 связан со входом первого 7 токового зеркала через вторую 11 цепь согласования потенциалов. Рассмотрим работу заявляемого ДУ (фиг. 2).
ДУ рассматриваемого класса характеризуется (благодаря высокой симметрии) потенциально высоким значением коэффициента ослабления входных синфазных сигналов. Однако на практике эти возможности не реализуются из-за влияния на Ксф напряжений Эрли выходных транзисторов входного дифференциального каскада 1.
Изменение входного синфазного сигнала на величину uc приводит к изменению тока iR0 общей истоковой цепи входного дифференциального каскада
Приращение данного тока iR0 передается в истоки транзисторов 12 и 13 и вызывает соответствующие приращения токов эмиттера i’ транзисторов 16 и 17 (18, 19):
При этом токи выходов 2, 4, 3, 5 и выходные токи первого 7 и второго 9 токовых зеркал:
В результате для первого 6 токового выхода устройства можно найти приращение тока в нагрузке Rн1, выходное напряжение uвых.6, а также коэффициент Ксф.6 для данного выхода:
Из последнего уравнения следует, что при выполнении условий
коэффициент передачи синфазного сигнала Ксф близок к нулю, что соответствует высоким значениям Кос.сф.
Однако на практике условие (16) не реализуется из-за неодинакового деления тока стока ic транзистора 12 (13) между эмиттерами транзисторов 16 и 17 (транзисторов 18, 19). Данный эффект обусловлен влиянием напряжения Эрли транзисторов 16 и 17 на данное перераспределение тока ic12 (ic13). На практике ток эмиттера и коллектора транзистора 17 (19) будет всегда больше, чем ток эмиттера и коллектора транзистора 16 (18). Это связано с более высоким уровнем напряжения коллектор-база транзисторов 17 (19) по сравнению с напряжением коллектор-база транзистора 16 (18). Как следствие, коэффициент Ксф в ДУ-прототипе получается небольшим.
Для уменьшения коэффициента Ксф в заявляемую схему вводятся цепи согласования потенциалов 10 и 11, которые выравнивают коэффициенты деления тока стока транзистора 12 (13) между эмиттерами транзисторов 16 и 17 (транзисторов 18 и 19). Это позволяет получить полную взаимную компенсацию токов от синфазного сигнала в цепи выходов 6 и 8. Данный вывод подтверждается результатами компьютерного моделирования, представленными на фиг. 5. За счет выбора параметров цепей согласования 10 и 11 коэффициент передачи синфазного сигнала предлагаемого ДУ уменьшается с -57 дБ до -198 дБ, т.е. более чем в несколько миллионов раз.
Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом по ослаблению синфазных сигналов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Патент SU 1385255
2. Патент US 6.972.623, fig. 7
3. Патентная заявка US 2005/0285677, fig. 1
4. Патент US 4.417.292, fig. 1
5. Патент US 5.070.306, fig. 3
6. Патент US 5.955.922
7. Патент US 5.610.547, fig. 34
8. Патентная заявка US 2010/001797, fig. 3
9. Патентная заявка US 2014/0197888
10. Патент US 5.610.547, fig. 28
Claims (1)
- Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала, содержащий входной дифференциальный каскад, первый и второй синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада, третий и четвертый синфазные друг с другом токовые выходы входного дифференциального каскада, причем фазы выходных токов первого и второго токовых выходов входного дифференциального каскада противоположны фазам выходных токов третьего и четвертого токовых выходов входного дифференциального каскада, первый токовый выход устройства, связанный с первым токовым выходом входного дифференциального каскада и выходом первого токового зеркала, второй токовый выход устройства, связанный с третьим токовым выходом входного дифференциального каскада и выходом второго токового зеркала, причем второй токовый выход входного дифференциального каскада связан со входом второго токового зеркала, а четвертый токовый выход входного дифференциального каскада связан со входом первого токового зеркала, отличающийся тем, что второй токовой выход входного дифференциального каскада связан со входом второго токового зеркала через первую цепь согласования потенциалов, а четвертый токовый выход входного дифференциального каскада связан со входом первого токового зеркала через вторую цепь согласования потенциалов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016148972A RU2637465C1 (ru) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016148972A RU2637465C1 (ru) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2637465C1 true RU2637465C1 (ru) | 2017-12-04 |
Family
ID=60581690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016148972A RU2637465C1 (ru) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2637465C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1001441A1 (ru) * | 1981-12-21 | 1983-02-28 | Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова (Ленина) | Усилитель |
US4417292A (en) * | 1981-05-28 | 1983-11-22 | Sgs-Ates Componenti Elettronici Spa | Power amplifier protection circuit |
RU2057392C1 (ru) * | 1993-01-11 | 1996-03-27 | Малое предприятие "Символ" | Измерительный операционный усилитель |
RU2292634C1 (ru) * | 2005-06-30 | 2007-01-27 | ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ЮРГУЭС) | Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала |
US20100001797A1 (en) * | 2005-10-24 | 2010-01-07 | Niigata Seimitsu Co., Ltd. | Differential amplifier |
-
2016
- 2016-12-13 RU RU2016148972A patent/RU2637465C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4417292A (en) * | 1981-05-28 | 1983-11-22 | Sgs-Ates Componenti Elettronici Spa | Power amplifier protection circuit |
SU1001441A1 (ru) * | 1981-12-21 | 1983-02-28 | Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова (Ленина) | Усилитель |
RU2057392C1 (ru) * | 1993-01-11 | 1996-03-27 | Малое предприятие "Символ" | Измерительный операционный усилитель |
RU2292634C1 (ru) * | 2005-06-30 | 2007-01-27 | ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ЮРГУЭС) | Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала |
US20100001797A1 (en) * | 2005-10-24 | 2010-01-07 | Niigata Seimitsu Co., Ltd. | Differential amplifier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2624565C1 (ru) | Инструментальный усилитель для работы при низких температурах | |
KR20120064617A (ko) | 볼티지 레귤레이터 | |
RU2365969C1 (ru) | Токовое зеркало | |
US20090322428A1 (en) | Tunable linear operational transconductance amplifier | |
US10425042B2 (en) | Negative capacitance circuits including temperature-compensation biasings | |
CN109327198B (zh) | 多反馈环路仪表折叠式栅-阴放大器 | |
KR20060056419A (ko) | Am 중간 주파 가변 이득 증폭 회로, 가변 이득 증폭 회로및 그 반도체 집적 회로 | |
RU2637465C1 (ru) | Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала | |
RU2292636C1 (ru) | Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала | |
US20150162883A1 (en) | Amplifier circuit | |
RU2624585C1 (ru) | Низкотемпературный радиационно-стойкий мультидифференциальный операционный усилитель | |
RU2732583C1 (ru) | Низкотемпературный операционный усилитель с повышенным ослаблением входного синфазного сигнала на комплементарных полевых транзисторах с управляющим p-n переходом | |
RU2741055C1 (ru) | Операционный усилитель с «плавающим» входным дифференциальным каскадом на комплементарных полевых транзисторах с управляющим p-n переходом | |
US7057463B2 (en) | Differential amplifier with improved frequency characteristic | |
US9362873B2 (en) | Instrumentation amplifier | |
RU2721943C1 (ru) | Низкотемпературный входной каскад операционного усилителя с повышенным ослаблением входного синфазного сигнала на комплементарных полевых транзисторах с управляющим p-n переходом | |
RU2621286C1 (ru) | Дифференциальный операционный усилитель для работы при низких температурах | |
US11101776B2 (en) | Common source preamplifier for a MEMS capacitive sensor | |
RU2317633C1 (ru) | Дифференциальный усилитель с повышенным коэффициентом ослабления входного синфазного сигнала | |
RU2396698C1 (ru) | Дифференциальный усилитель | |
RU2770915C1 (ru) | Дифференциальный усилитель с повышенной крутизной на полевых транзисторах | |
RU2568318C1 (ru) | Мультидифференциальный операционный усилитель с малым напряжением смещения нуля | |
RU2621289C1 (ru) | Двухкаскадный дифференциальный операционный усилитель с повышенным коэффициентом усиления | |
RU2770912C1 (ru) | Дифференциальный усилитель на арсенид-галлиевых полевых транзисторах | |
RU2394360C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель с повышенным входным сопротивлением |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181214 |