RU2710296C1 - Differential cascade on complementary jfet field-effect transistors with high attenuation of input in-phase signal - Google Patents

Differential cascade on complementary jfet field-effect transistors with high attenuation of input in-phase signal Download PDF

Info

Publication number
RU2710296C1
RU2710296C1 RU2019131161A RU2019131161A RU2710296C1 RU 2710296 C1 RU2710296 C1 RU 2710296C1 RU 2019131161 A RU2019131161 A RU 2019131161A RU 2019131161 A RU2019131161 A RU 2019131161A RU 2710296 C1 RU2710296 C1 RU 2710296C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
effect transistors
input field
field
current output
Prior art date
Application number
RU2019131161A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Прокопенко
Алексей Андреевич Жук
Анна Витальевна Бугакова
Илья Викторович Пахомов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего 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 образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Priority to RU2019131161A priority Critical patent/RU2710296C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2710296C1 publication Critical patent/RU2710296C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/34DC amplifiers in which all stages are DC-coupled

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radio equipment. Disclosed is a differential cascade on complementary JFET field-effect transistors with high attenuation of the input in-phase signal, which comprises first (1) and second (2) inputs of the device, first (3) input field-effect transistor, first (4) current output of device, first (5) bus of power supply source, second (6) input field transistor, second (7) current output of device, third (8) input field transistor, third (9) current output of device, second (10) power supply bus, fourth (11) input field transistor, fourth (12) current output of device, first (13) additional field transistor, first (14) auxiliary two-terminal device.
EFFECT: creation of conditions, at which higher values of attenuation factor of input in-phase signals and noise suppression factor on power buses are provided.
1 cl, 12 dwg

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, операционных усилителях (ОУ), компараторах, мостовых усилителях мощности и т.п., в т.ч. работающих при низких температурах и воздействии радиации [1].The invention relates to the field of radio engineering and communications and can be used as a device for amplifying analog signals in the structure of analog microcircuits for various functional purposes, for example, operational amplifiers (op amps), comparators, bridge power amplifiers, etc., incl. operating at low temperatures and exposure to radiation [1].

Известны схемы классических дифференциальных каскадов на комплементарных транзисторах [2-28], в т.ч. на комплементарных КМОП полевых транзисторах [3-28] и комплементарных полевых транзисторах с управляющим p-n переходом (JFet) [2], которые стали основой многих серийных аналоговых микросхем. В литературе по аналоговой микроэлектронике этот класс ДК имеет специальное обозначение – dual-input-stage [29].Known circuits of classical differential cascades on complementary transistors [2-28], including on complementary CMOS field-effect transistors [3-28] and complementary field-effect transistors with a pn junction control (JFet) [2], which became the basis of many serial analog microcircuits. In the literature on analog microelectronics, this class of DC has a special designation - dual-input-stage [29].

Для работы при низких температурах и жестких ограничениях на уровень шумов перспективно использование JFet полевых транзисторов [30-32]. ДК данного класса активно применяются в структуре малошумящих аналоговых интерфейсов для обработки сигналов датчиков [33-35]. For operation at low temperatures and severe restrictions on the level of noise, the use of JFet field-effect transistors is promising [30-32]. DCs of this class are actively used in the structure of low-noise analog interfaces for processing sensor signals [33-35].

Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является дифференциальный каскад, описанный в патенте US 5.291.149, fig.4, 1994г., который содержит первый 1 и второй 2 входы устройства, первый 3 входной полевой транзистор, затвор которого соединен с первым 1 входом устройства, сток соединен с первым 4 токовым выходом устройства, согласованным с первой 5 шиной источника питания, второй 6 входной полевой транзистор, затвор которого соединен со вторым 2 входом устройства, а сток соединен со вторым 7 токовым выходом устройства, согласованным с первой 5 шиной источника питания, причем истоки первого 3 и второго 6 входных полевых транзисторов связаны друг с другом, третий 8 входной полевой транзистор, затвор которого соединен с первым 1 входом устройства, сток соединен с третьим 9 токовым выходом устройства, согласованным со второй 10 шиной источника питания, четвертый 11 входной полевой транзистор, затвор которого соединен со вторым 2 входом устройства, а сток соединен с четвертым 12 токовым выходом устройства, согласованным со второй 10 шиной источника питания, причем истоки третьего 8 и четвертого 11 входных полевых транзисторов связаны друг с другом. The closest prototype (Fig. 1) of the claimed device is a differential cascade described in patent US 5.291.149, fig.4, 1994, which contains the first 1 and second 2 inputs of the device, the first 3 input field-effect transistor, the gate of which is connected to the first 1 the input of the device, the drain is connected to the first 4 current output of the device, matched with the first 5 bus of the power source, the second 6 input field-effect transistor, the gate of which is connected to the second 2 input of the device, and the drain is connected to the second 7 current output of the device, matched with the first 5 bus the power source, and the sources of the first 3 and second 6 input field-effect transistors are connected to each other, the third 8 input field-effect transistor, the gate of which is connected to the first 1 input of the device, the drain is connected to the third 9 current output of the device, matched with the second 10 bus power source the fourth 11 input field-effect transistor, the gate of which is connected to the second 2 input of the device, and the drain is connected to the fourth 12 current output of the device, matched with the second 10 bus power supply, and the sources of the third 8 and fourth About 11 input field effect transistors are connected to each other.

Существенный недостаток известного ДК фиг. 1 состоит в том, что статический режим его входных полевых транзисторов (ПТ) определяется двумя независимыми источниками опорного тока I1 (I2), которые, как правило, неидентичны из-за разных напряжений отсечки ПТ c p- и n-каналами. Это становится источником дополнительных погрешностей при усилении сигналов, ухудшает коэффициент ослабления входных синфазных сигналов ДК (Кос.сф), а также коэффициент подавления помех по шинам питания (Кпп). В прецизионных устройствах требования к этим параметрам иногда доминируют.A significant disadvantage of the known DC of FIG. 1 consists in the fact that the static mode of its input field-effect transistors (PTs) is determined by two independent sources of the reference current I 1 (I 2 ), which, as a rule, are not identical due to different cutoff voltages of the PT with p- and n-channels. This becomes a source of additional errors in the amplification of signals, worsens the attenuation coefficient of the input common-mode signals of the DC (K OS.sf ), as well as the suppression coefficient of noise on the power buses (K PP ). In precision devices, the requirements for these parameters sometimes dominate.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в создании условий, при которых в ДК фиг. 1 обеспечиваются более высокие значения Кос.сф и Кпп, в т.ч. при отрицательных температурах (до -197̊С).The main objective of the alleged invention is to create conditions under which in the Palace of Culture of FIG. 1 provides higher values of K OS.Fs and K pp , incl. at low temperatures (up to -197̊С).

Поставленная задача решается тем, что в дифференциальном каскаде фиг. 1, содержащем первый 1 и второй 2 входы устройства, первый 3 входной полевой транзистор, затвор которого соединен с первым 1 входом устройства, сток соединен с первым 4 токовым выходом устройства, согласованным с первой 5 шиной источника питания, второй 6 входной полевой транзистор, затвор которого соединен со вторым 2 входом устройства, а сток соединен со вторым 7 токовым выходом устройства, согласованным с первой 5 шиной источника питания, причем истоки первого 3 и второго 6 входных полевых транзисторов связаны друг с другом, третий 8 входной полевой транзистор, затвор которого соединен с первым 1 входом устройства, сток соединен с третьим 9 токовым выходом устройства, согласованным со второй 10 шиной источника питания, четвертый 11 входной полевой транзистор, затвор которого соединен со вторым 2 входом устройства, а сток соединен с четвертым 12 токовым выходом устройства, согласованным со второй 10 шиной источника питания, причем истоки третьего 8 и четвертого 11 входных полевых транзисторов связаны друг с другом, предусмотрены новые элементы и связи – в схему введен первый 13 дополнительный полевой транзистор, затвор которого соединен с объединенными истоками первого 3 и второго 6 входных полевых транзисторов, сток подключен к объединенным истокам третьего 8 и четвертого 11 входных полевых транзисторов, а исток связан с объединенными истоками первого 3 и второго 6 входных полевых транзисторов через первый 14 вспомогательный двухполюсник.The problem is solved in that in the differential cascade of FIG. 1, containing the first 1 and second 2 inputs of the device, the first 3 input field-effect transistor, the gate of which is connected to the first 1 input of the device, the drain is connected to the first 4 current output of the device, matched with the first 5 bus power supply, the second 6 input field-effect transistor, gate which is connected to the second 2 input of the device, and the drain is connected to the second 7 current output of the device, matched with the first 5 bus of the power source, and the sources of the first 3 and second 6 input field-effect transistors are connected to each other, the third 8 input field an EV transistor, the gate of which is connected to the first 1 input of the device, the drain is connected to the third 9 current output of the device, matched with the second 10 bus of the power supply, the fourth 11 input field-effect transistor, the gate of which is connected to the second 2 input of the device, and the drain is connected to the fourth 12 the current output of the device, consistent with the second 10 bus of the power source, and the sources of the third 8 and fourth 11 input field-effect transistors are connected to each other, new elements and communications are provided - the first 13 will be added to the circuit A field-effect transistor, the gate of which is connected to the combined sources of the first 3 and second 6 input field-effect transistors, the drain is connected to the combined sources of the third 8 and fourth 11 input field-effect transistors, and the source is connected to the combined sources of the first 3 and second 6 input field-effect transistors through the first 14 auxiliary bipolar.

На чертеже фиг. 1 представлена схема ДК-прототипа по патенту US 5.291.149, fig.4, 1994г., а на чертеже фиг. 2 - схема заявляемого дифференциального каскада на комплементарных полевых транзисторах с управляющим p-n переходом в соответствии с п.1 формулы изобретения.In the drawing of FIG. 1 is a diagram of a DC prototype of US Pat. No. 5,291.149, fig. 4, 1994, and in the drawing of FIG. 2 is a diagram of the inventive differential cascade on complementary field effect transistors with a pn junction in accordance with claim 1.

На чертеже фиг. 3 показана схема заявляемого дифференциального каскада в соответствии с п.2 формулы изобретения.In the drawing of FIG. 3 shows a diagram of the inventive differential cascade in accordance with claim 2.

На чертеже фиг. 4 приведен статический режим ДК фиг. 3 при t=-197ᵒC в среде LTSpice на моделях CJFet транзисторов ОАО «Интеграл» (г. Минск).In the drawing of FIG. 4 shows the static mode of the DC of FIG. 3 at t = -197ᵒC in LTSpice environment on CJFet models of transistors of Integral OJSC (Minsk).

На чертеже фиг. 5 представлены проходные характеристики ДК фиг. 4 при температуре 27ᵒС, сопротивлениях резисторов R1=R2=10 кОм, напряжениях питания V1=V2=±5В для токовых выходов Out.1, Out.2, Out.3, Out.4 при входном напряжении V3=Uвх, изменяющимся в пределах -5÷5В.In the drawing of FIG. 5 shows the flow characteristics of the DC of FIG. 4 at a temperature of 27 ° C, resistance of resistors R1 = R2 = 10 kOhm, supply voltages V1 = V2 = ± 5V for current outputs Out.1, Out.2, Out.3, Out.4 with an input voltage V3 = U in , varying in limits -5 ÷ 5V.

На чертеже фиг. 6 показаны проходные характеристики ДК фиг. 4 при температуре -197ᵒС, сопротивлениях резисторов R1=R2=10 кОм, напряжениях питания V1=V2=±5В для токовых выходов Out.1, Out.2, Out.3, Out.4 при входном напряжении V3=Uвх, изменяющимся в пределах -5÷5В.In the drawing of FIG. 6 shows the flow characteristics of the DC of FIG. 4 at a temperature of -197 ° C, resistance of resistors R1 = R2 = 10 kOhm, supply voltages V1 = V2 = ± 5V for current outputs Out.1, Out.2, Out.3, Out.4 with an input voltage V3 = U in , varying within -5 ÷ 5V.

На чертеже фиг. 7 представлен статический режим ДК фиг. 2 в режиме измерения проводимости передачи входного синфазного сигнала uc при эквивалентном сопротивлении резистора R15(R1)=13,5 кОм, обеспечивающего идентичные статические токи стоков входных полевых транзисторов J1-J4 по 100 мкА при температуре 25ᵒС.In the drawing of FIG. 7 shows the static mode of the DC of FIG. 2 in the mode of measuring the transmission conductivity of the input common-mode signal u c with the equivalent resistance of the resistor R15 (R1) = 13.5 kOhm, which provides identical static currents of the input field-effect transistors J1-J4 at 100 μA at a temperature of 25 ° C.

На чертеже фиг. 8 приведена частотная зависимость крутизны передачи входного синфазного сигнала (Sсф) дифференцильного каскада фиг. 7 со входов 1, 2 до первого 4 (Вых.i1) и второго 7 (Вых.i2) токовых выходов.In the drawing of FIG. 8 shows the frequency dependence of the transconductance of the input common mode signal transduction (S sp) differentsilnogo cascade FIG. 7 from inputs 1, 2 to the first 4 (Output.i 1 ) and second 7 (Output.i 2 ) current outputs.

На чертеже фиг. 9 показана частотная зависимость крутизны передачи помех на шинах питания Sп (+), Sп (-) (синусоидальное напряжение с амплитудой 100 мВ на положительной и отрицательной шинах) в ДК фиг. 7 по первому 4 (Вых.i1) и второму 7 (Вых.i2) токовым выходам.In the drawing of FIG. 9 shows the frequency dependence of the steepness of interference transmission on the power buses S p (+) , S p (-) (sinusoidal voltage with an amplitude of 100 mV on the positive and negative buses) in the DC of FIG. 7 on the first 4 (Output i 1 ) and second 7 (Output i 2 ) current outputs.

На чертеже фиг. 10 представлены статические токи в заявляемом ДК фиг. 2 в режиме измерения проводимостей передачи входного синфазного сигнала при температуре 25ᵒС.In the drawing of FIG. 10 presents static currents in the inventive DC of FIG. 2 in the mode of measuring the transmission conductivity of the input common-mode signal at a temperature of 25 ° C.

На чертеже фиг. 11 приведена частотная зависимость крутизны передачи Sсф входного синфазного сигнала ДК фиг. 10 для первого 4 (Вых.i1) и второго 7 (Вых.i2) токовых выходов при статических токах входных полевых транзисторов по 100 мкА, идентичных токам ПТ в схеме фиг. 7. In the drawing of FIG. 11 shows the frequency dependence of the steepness of transmission S sf of the input common-mode signal DC of FIG. 10 for the first 4 (Output i 1 ) and second 7 (Output i 2 ) current outputs with static currents of input field effect transistors of 100 μA, identical to the currents of the PT in the circuit of FIG. 7.

На чертеже фиг. 12 показана частотная зависимость крутизны передачи помех по шинам питания Sп (+), Sп (-) с амплитудой 100 мВ в ДК фиг. 10 для первого 4 (Вых.i1) и второго 7 (Вых.i2) токовых выходов. In the drawing of FIG. 12 shows the frequency dependence of the steepness of interference transmission on the power buses S p (+) , S p (-) with an amplitude of 100 mV in the DC of FIG. 10 for the first 4 (Output i 1 ) and second 7 (Output i 2 ) current outputs.

Дифференциальный каскад на комплементарных JFET полевых транзисторах с повышенным ослаблением входного синфазного сигнала фиг. 2 содержит первый 1 и второй 2 входы устройства, первый 3 входной полевой транзистор, затвор которого соединен с первым 1 входом устройства, сток соединен с первым 4 токовым выходом устройства, согласованным с первой 5 шиной источника питания, второй 6 входной полевой транзистор, затвор которого соединен со вторым 2 входом устройства, а сток соединен со вторым 7 токовым выходом устройства, согласованным с первой 5 шиной источника питания, причем истоки первого 3 и второго 6 входных полевых транзисторов связаны друг с другом, третий 8 входной полевой транзистор, затвор которого соединен с первым 1 входом устройства, сток соединен с третьим 9 токовым выходом устройства, согласованным со второй 10 шиной источника питания, четвертый 11 входной полевой транзистор, затвор которого соединен со вторым 2 входом устройства, а сток соединен с четвертым 12 токовым выходом устройства, согласованным со второй 10 шиной источника питания, причем истоки третьего 8 и четвертого 11 входных полевых транзисторов связаны друг с другом. В схему введен первый 13 дополнительный полевой транзистор, затвор которого соединен с объединенными истоками первого 3 и второго 6 входных полевых транзисторов, сток подключен к объединенным истокам третьего 8 и четвертого 11 входных полевых транзисторов, а исток связан с объединенными истоками первого 3 и второго 6 входных полевых транзисторов через первый 14 вспомогательный двухполюсник. The differential cascade on complementary JFET field effect transistors with increased attenuation of the input common mode signal of FIG. 2 contains the first 1 and second 2 inputs of the device, the first 3 input field-effect transistor, the gate of which is connected to the first 1 input of the device, the drain is connected to the first 4 current output of the device, matched with the first 5 bus of the power source, the second 6 input field-effect transistor, the gate of which connected to the second 2 input of the device, and the drain is connected to the second 7 current output of the device, consistent with the first 5 bus power supply, and the sources of the first 3 and second 6 input field-effect transistors are connected to each other, the third 8 input field the first transistor, the gate of which is connected to the first 1 input of the device, the drain is connected to the third 9 current output of the device, matched with the second 10 bus of the power supply, the fourth 11 input field-effect transistor, the gate of which is connected to the second 2 input of the device, and the drain is connected to the fourth 12 the current output of the device, consistent with the second 10 bus power supply, and the sources of the third 8 and fourth 11 input field-effect transistors are connected to each other. The first 13 additional field-effect transistor is introduced into the circuit, the gate of which is connected to the combined sources of the first 3 and second 6 input field-effect transistors, the drain is connected to the combined sources of the third 8 and fourth 11 input field-effect transistors, and the source is connected to the combined sources of the first 3 and second 6 input field-effect transistors through the first 14 auxiliary two-terminal.

Резистор 15 в схеме фиг. 2 соответствует эквивалентному сопротивлению между истоками транзисторов 3 и (6) и 8 (11). Его введение необходимо для оценки эффективности предлагаемого схемотехнического решения по величине реализуемых Кос.сф и Кпп. The resistor 15 in the circuit of FIG. 2 corresponds to the equivalent resistance between the sources of transistors 3 and (6) and 8 (11). Its introduction is necessary to assess the effectiveness of the proposed circuit solutions in terms of the value of realized K os.sf and K pp .

Кроме этого, на чертеже фиг. 2 двухполюсники 16, 17, 18 и 19 моделируют свойства нагрузки ДК. В практических аналоговых микросхемах в качестве таких нагрузок используются входы токовых зеркал, обеспечивающих дальнейшее преобразование токовых сигналов по выходам 4, 7, 9, 12.In addition, in the drawing of FIG. 2 two-terminal 16, 17, 18 and 19 model the properties of the load DC. In practical analog microcircuits, the inputs of current mirrors are used as such loads, providing further conversion of current signals at outputs 4, 7, 9, 12.

На чертеже фиг. 3, в соответствии с п. 2 формулы изобретения, в схему введен второй 20 дополнительный полевой транзистор, затвор которого соединен с объединенными истоками третьего 8 и четвертого 11 входных полевых транзисторов, сток подключен к объединенным истокам первого 3 и второго 6 входных полевых транзисторов, а исток связан с объединенными истоками третьего 8 и четвертого 11 входных полевых транзисторов через второй 21 вспомогательный двухполюсник.In the drawing of FIG. 3, in accordance with paragraph 2 of the claims, a second 20 additional field-effect transistor is introduced into the circuit, the gate of which is connected to the combined sources of the third 8 and fourth 11 input field-effect transistors, the drain is connected to the combined sources of the first 3 and second 6 input field-effect transistors, and the source is connected to the combined sources of the third 8 and fourth 11 input field-effect transistors through the second 21 auxiliary two-terminal.

Рассмотрим работу ДУ фиг. 2 с учетом результатов сравнительного компьютерного моделирования, представленных на чертежах фиг. 8, фиг. 9, фиг. 11 и фиг. 12.Consider the operation of the remote control of FIG. 2, taking into account the results of comparative computer simulation presented in the drawings of FIG. 8, FIG. 9, FIG. 11 and FIG. 12.

Компьютерное моделирование проходной характеристики ДК фиг. 4 в среде LTspice при комнатной (фиг. 5) и криогенной (фиг. 8) температурах показывает, что рассматриваемое схемотехнические решение обеспечивает преобразование входного синфазного напряжения ДК uc в токи выходов ДК (Out.1, Out.2, Out.3, Out.4) в диапазоне Vin=±1В. Это достаточно для многих применений.Computer simulation of the pass-through characteristic of the DC of FIG. 4 in the LTspice environment at room (Fig. 5) and cryogenic (Fig. 8) temperatures shows that the considered circuitry solution converts the input common-mode voltage of the DC u c to the DC output currents (Out.1, Out.2, Out.3, Out.4) in the range V in = ± 1V. This is sufficient for many applications.

Коэффициент ослабления входного синфазного сигнала ДК фиг.2 для первого 4 выхода (Вых.i1) определяется по формулеThe attenuation coefficient of the input common mode signal DK of figure 2 for the first 4 outputs (Output.i 1 ) is determined by the formula

Figure 00000001
(1)
Figure 00000001
(1)

где Ксф=R16Sсф – коэффициент преобразования входного синфазного сигнала ДК (uc=uc1=uc2) в напряжение на эквивалентном двухполюснике нагрузки 16; where K sf = R 16 S sf is the conversion coefficient of the input common-mode signal DK (u c = u c1 = u c2 ) to the voltage at the equivalent two-terminal load 16;

S=iвых.1/uc – проводимость передачи входного синфазного сигнала uc по первому 4 токовому выходу;S cf = i out.1 / u c is the transmission conductivity of the input common-mode signal u c at the first 4 current output;

Kd=R16(S3+S6) – дифференциальный коэффициент усиления по напряжению от дифференциального входа ДК (входы 1, 2) к первому 4 токовому выходу;K d = R 16 (S 3 + S 6 ) is the differential voltage gain from the differential input of the DC (inputs 1, 2) to the first 4 current output;

S3≈S6 – крутизна стоко-затворной характеристики первого 3 и второго 6 входных полевых транзисторов.S 3 ≈S 6 is the slope of the gate-gate characteristic of the first 3 and second 6 input field-effect transistors.

Из уравнения (1) можно получить From equation (1) we can obtain

Figure 00000002
(2)
Figure 00000002
(2)

Похожие формулы можно получить и для коэффициентов подавления помех по шинам питанияSimilar formulas can also be obtained for interference suppression coefficients on power buses

Figure 00000003
(3)
Figure 00000003
(3)

Figure 00000004
(4)
Figure 00000004
(4)

Таким образом, для повышения помехоустойчивости ДК необходимо минимизировать схемотехническим путем проводимости передачи по входному синфазному сигналу (Sсф=0) и проводимости передачи помех по шинам питания (Sп (+)=0, Sп (-)=0).Thus, to improve the noise immunity is necessary to minimize the DC circuit design for transmission by conduction in-phase input signal (S sph = 0) and the conductivity of the tire power transmission noise (S n (+) = 0, S n (-) = 0).

Результаты сравнительного компьютерного моделирования схемы фиг. 2 с дополнительными элементами 13 и 14, которые введены в соответствии с п.1 формулы изобретения, а также без элементов 13 и 14 (только с резистором 15, обеспечивающим идентичный статический режим входных полевых транзисторов ДК по 100 мкА), представлены на чертежах фиг. 8 и фиг. 11. Их анализ показывает, что предлагаемое схемотехническое решение обеспечивает на низких частотах следующие проводимости передачи Sсф=376 пСм и Sп (+)=Sп (-)=900 пСм.The results of comparative computer simulation of the circuit of FIG. 2 with additional elements 13 and 14, which are introduced in accordance with claim 1, as well as without elements 13 and 14 (only with a resistor 15 providing an identical static mode of the input field-effect transistors DC 100 μA), are presented in the drawings of FIG. 8 and FIG. 11. Their analysis shows that the proposed circuitry solution provides at low frequencies the following transmission conductivities S sf = 376 pSm and S p (+) = S p (-) = 900 pSm.

В то же время схема ДК-аналога дает Sсф *=48 нСм, Sп (+)*=Sп (-)*=128 нСм.At the same time the DC analog circuit gives S sph = 48 nS, S n (+) * = S n (-) = 128 nS.

Таким образом, в заявляемом устройстве коэффициенты Кос.сф и Кпп улучшаются не менее чем на два порядка:Thus, in the inventive device, the coefficients K os.sf and K pp are improved by at least two orders of magnitude:

Figure 00000005
(5)
Figure 00000005
(5)

Figure 00000006
(6)
Figure 00000006
(6)

Figure 00000007
(7)
Figure 00000007
(7)

Следовательно, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с известными схемотехническими решениями ДК класса dual-input-stage [2-28] по величине коэффициента ослабления входного синфазного сигнала и уровню подавления помех по шинам питания. Это позволяет рекомендовать рассмотренные схемы ДК для практического использования в прецизионных ОУ и построения малошумящих, низкотемпературных и радиационно-стойких аналоговых микросхем по техпроцессу CJFet ОАО «Интеграл» (г. Минск), а также комплементарному биполярно-полевому технологическому процессу АО «НПП «Пульсар» (г. Москва).Therefore, the claimed device has significant advantages in comparison with the known circuitry of the DC of the dual-input-stage class [2-28] in terms of the attenuation coefficient of the input common-mode signal and the level of interference suppression on the power buses. This allows us to recommend the considered DC circuits for practical use in precision op-amps and construction of low-noise, low-temperature, and radiation-resistant analog microcircuits using the CJFet process of Integral OJSC (Minsk), as well as to the complementary bipolar field process of NPP Pulsar JSC (Moscow city).

Библиографический список Bibliographic list

1. Dvornikov O. V., Dziatlau V. L., Prokopenko N. N., Petrosiants K. O., Kozhukhov N. V. and Tchekhovski V. A. The accounting of the simultaneous exposure of the low temperatures and the penetrating radiation at the circuit simulation of the BiJFET analog interfaces of the sensors // 2017 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), Astana, 2017, pp. 1-6. DOI: 10.1109/SIBCON.2017.79985071. Dvornikov OV, Dziatlau VL, Prokopenko NN, Petrosiants KO, Kozhukhov NV and Tchekhovski VA The accounting of the simultaneous exposure of the low temperatures and the penetrating radiation at the circuit simulation of the BiJFET analog interfaces of the sensors // 2017 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), Astana, 2017, pp. 1-6. DOI: 10.1109 / SIBCON.2017.7998507

2. Патент US 5.291.149 fig. 4, 1994 г.2. Patent US 5.291.149 fig. 4, 1994

1. Патент US 4.377.789, fig. 1, 1983 г.1. Patent US 4.377.789, fig. 1, 1983

2. Патентная заявка US 2006/0125522, 2006 г.2. Patent application US 2006/0125522, 2006

3. Патент US 7.907.011, 20113. Patent US 7.907.011, 2011

4. US 2008/0024217, fig. 1, 2008 г.4. US 2008/0024217, fig. 1, 2008

5. Патент EP 0318263,1989 г.5. Patent EP 0318263.1989.

6. Патент US 5.907.259, fig. 1, 1999 г.6. US patent 5.907.259, fig. 1, 1999

7. Патент US 7.408.410, 2008 г.7. Patent US 7.408.410, 2008

8. Патент US 6.628.168, fig.2, 2003 г.8. Patent US 6.628.168, fig.2, 2003.

9. Патентная заявка US 2009/0302895, 2009 г. 9. Patent application US 2009/0302895, 2009

10. Патент US 5.714.906, fig. 4, 1998 г. 10. US Pat. No. 5,714,906, fig. 4, 1998

11. Патент US 2005/0285677, 2005 г. 11. Patent US 2005/0285677, 2005.

12. Патент US 5.070.306, fig. 3, 1991 г. 12. US Pat. No. 5,070.306, fig. 3, 1991

13. Патент US 2010/001797, 2010 г. 13. Patent US 2010/001797, 2010

14. Патент US 6.972.623, fig. 4, fig. 6, 2005 г. 14. Patent US 6.972.623, fig. 4, fig. 6, 2005

15. Патент US 2008/0252374, 2008 г. 15. Patent US 2008/0252374, 2008

16. Патент US 7.586.373, 2009 г. 16. Patent US 7.586.373, 2009

17. Патент US 2006/0215787, 2006 г. 17. Patent US 2006/0215787, 2006.

18. Патент US 7.453.319, 2008 г. 18. Patent US 7.453.319, 2008

19. Патент US 2004/0174216, fig. 2, 2004 г. 19. Patent US 2004/0174216, fig. 2, 2004

20. Патент US 7.215.200, fig. 6, 2007 г. 20. Patent US 7.215.200, fig. 6, 2007

21. Патент US № 6.433.637, fig. 2, 2002 г.21. US patent No. 6.433.637, fig. 2, 2002

22. Патент US № 6.392.485, 2002 г. 22. US patent No. 6.392.485, 2002

23. Патент US 5.963.085, fig. 3, 1999 г. 23. Patent US 5.963.085, fig. 3, 1999

24. Патент US 6.788.143, 2004 г. 24. Patent US 6.788.143, 2004.

25. Патент US 4.390.850, 1983 г. 25. US patent 4.390.850, 1983.

26. Патент US 6.696.894, fig. 1, 2004 г. 26. US patent 6.696.894, fig. 1, 2004

29. Prokopenko N. N., Butyrlagin N. V., Bugakova A. V. and Ignashin A. A.  Method for speeding the micropower CMOS operational amplifiers with dual-input-stages // 2017 24th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS), Batumi, 2017, pp. 78-81.29. Prokopenko NN, Butyrlagin NV, Bugakova AV and Ignashin A. A. Method for speeding the micropower CMOS operational amplifiers with dual-input-stages // 2017 24th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS), Batumi, 2017 , pp. 78-81.

30. Petrosyants K.O., Ismail-zade M.R., Sambursky L. M., Dvornikov O.V., Lvov B. G. and Kharitonov I. A. Automation of parameter extraction procedure for Si JFET SPICE model in the −200…+110°C temperature range // 2018 Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT), Moscow, 2018, pp. 1-5. DOI: 10.1109/MWENT.2018.833721230. Petrosyants KO, Ismail-zade MR, Sambursky LM, Dvornikov OV, Lvov BG and Kharitonov IA Automation of parameter extraction procedure for Si JFET SPICE model in the −200 ... + 110 ° C temperature range // 2018 Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT), Moscow, 2018, pp. 1-5. DOI: 10.1109 / MWENT.2018.8337212

31. Создание низкотемпературных аналоговых ИС для обработки импульсных сигналов датчиков. Часть 2 / О. Дворников, В. Чеховский, В. Дятлов, Н. Прокопенко // Современная электроника, 2015, № 5. С. 24-2831. Creating low-temperature analog ICs for processing pulse signals from sensors. Part 2 / O. Dvornikov, V. Chekhovsky, V. Dyatlov, N. Prokopenko // Modern Electronics, 2015, No. 5. P. 24-28

32. Dvornikov O.V., Prokopenko N.N., Butyrlagin N.V. and Pakhomov I.V. The differential and differential difference operational amplifiers of sensor systems based on bipolar-field technological process AGAMC // 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), Moscow, 2016, pp. 1-6. DOI: 10.1109/SIBCON.2016.749179232. Dvornikov O.V., Prokopenko N.N., Butyrlagin N.V. and Pakhomov I.V. The differential and differential difference operational amplifiers of sensor systems based on bipolar-field technological process AGAMC // 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), Moscow, 2016, pp. 1-6. DOI: 10.1109 / SIBCON.2016.7491792

33. Дворников О.В., Чеховский В.А., Дятлов В.Л., Прокопенко Н.Н. Малошумящий электронный модуль обработки сигналов лавинных фотодиодов // Приборы и методы измерений, № 2 (7), 2013, pp. 42-46. 33. Dvornikov O.V., Chekhovsky V.A., Dyatlov V.L., Prokopenko N.N. Low-noise electronic signal processing module for avalanche photodiodes // Instruments and Methods of Measurement, No. 2 (7), 2013, pp. 42-46.

34. Дворников О. Чеховский В., Дятлов В., Прокопенко Н. Применение структурных кристаллов для создания интерфейсов датчиков // Современная электроника. – 2014. – №. 1. – С. 32-37.34. Dvornikov O. Chekhovsky V., Dyatlov V., Prokopenko N. Application of structural crystals to create sensor interfaces // Modern Electronics. - 2014. - No. 1. - S. 32-37.

35. Dvornikov O. V., Bugakova A. V., Prokopenko N. N., Dziatlau V. L. and Pakhomov I. V. The microcircuits MH2XA010-02/03 for signal processing of optoelectronic sensors // 2017 18th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM), Erlagol, 2017, pp. 396-402. DOI: 10.1109/EDM.2017.798178135. Dvornikov OV, Bugakova AV, Prokopenko NN, Dziatlau VL and Pakhomov IV The microcircuits MH2XA010-02 / 03 for signal processing of optoelectronic sensors // 2017 18th International Conference of Young Specialists on Micro / Nanotechnologies and Electron Devices (EDM), Erlagol , 2017, pp. 396-402. DOI: 10.1109 / EDM.2017.7981781

Claims (2)

1. Дифференциальный каскад на комплементарных JFET полевых транзисторах с повышенным ослаблением входного синфазного сигнала, содержащий первый (1) и второй (2) входы устройства, первый (3) входной полевой транзистор, затвор которого соединен с первым (1) входом устройства, сток соединен с первым (4) токовым выходом устройства, согласованным с первой (5) шиной источника питания, второй (6) входной полевой транзистор, затвор которого соединен со вторым (2) входом устройства, а сток соединен со вторым (7) токовым выходом устройства, согласованным с первой (5) шиной источника питания, причем истоки первого (3) и второго (6) входных полевых транзисторов связаны друг с другом, третий (8) входной полевой транзистор, затвор которого соединен с первым (1) входом устройства, сток соединен с третьим (9) токовым выходом устройства, согласованным со второй (10) шиной источника питания, четвертый (11) входной полевой транзистор, затвор которого соединен со вторым (2) входом устройства, а сток соединен с четвертым (12) токовым выходом устройства, согласованным со второй (10) шиной источника питания, причем истоки третьего (8) и четвертого (11) входных полевых транзисторов связаны друг с другом, отличающийся тем, что в схему введен первый (13) дополнительный полевой транзистор, затвор которого соединен с объединенными истоками первого (3) и второго (6) входных полевых транзисторов, сток подключен к объединенным истокам третьего (8) и четвертого (11) входных полевых транзисторов, а исток связан с объединенными истоками первого (3) и второго (6) входных полевых транзисторов через первый (14) вспомогательный двухполюсник.1. The differential cascade on complementary JFET field-effect transistors with increased attenuation of the input common mode signal, containing the first (1) and second (2) inputs of the device, the first (3) input field-effect transistor, the gate of which is connected to the first (1) input of the device, the drain is connected with the first (4) current output of the device, consistent with the first (5) bus of the power source, the second (6) input field-effect transistor, the gate of which is connected to the second (2) input of the device, and the drain is connected to the second (7) current output of the device, consistent with the first (5) power supply bus, and the sources of the first (3) and second (6) input field effect transistors are connected to each other, the third (8) input field effect transistor, the gate of which is connected to the first (1) input of the device, the drain is connected to the third (9) the current output of the device, consistent with the second (10) bus of the power source, the fourth (11) input field-effect transistor, the gate of which is connected to the second (2) input of the device, and the drain is connected to the fourth (12) current output of the device, matched with a second (10) power supply bus, and the sources of power the fifth (8) and fourth (11) input field effect transistors are connected to each other, characterized in that the first (13) additional field effect transistor is introduced into the circuit, the gate of which is connected to the combined sources of the first (3) and second (6) input field effect transistors , the drain is connected to the combined sources of the third (8) and fourth (11) input field effect transistors, and the source is connected to the combined sources of the first (3) and second (6) input field effect transistors through the first (14) auxiliary two-terminal device. 2. Дифференциальный каскад на комплементарных JFET полевых транзисторах с повышенным ослаблением входного синфазного сигнала по п. 1, отличающийся тем, что в схему введен второй (20) дополнительный полевой транзистор, затвор которого соединен с объединенными истоками третьего (8) и четвертого (11) входных полевых транзисторов, сток подключен к объединенным истокам первого (3) и второго (6) входных полевых транзисторов, а исток связан с объединенными истоками третьего (8) и четвертого (11) входных полевых транзисторов через второй (21) вспомогательный двухполюсник.2. The differential cascade on complementary JFET field-effect transistors with increased attenuation of the input common-mode signal according to claim 1, characterized in that the second (20) additional field-effect transistor is introduced into the circuit, the gate of which is connected to the combined sources of the third (8) and fourth (11) input field-effect transistors, the drain is connected to the combined sources of the first (3) and second (6) input field-effect transistors, and the source is connected to the combined sources of the third (8) and fourth (11) input field-effect transistors through the second (21) auxiliary bipolar.
RU2019131161A 2019-10-03 2019-10-03 Differential cascade on complementary jfet field-effect transistors with high attenuation of input in-phase signal RU2710296C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019131161A RU2710296C1 (en) 2019-10-03 2019-10-03 Differential cascade on complementary jfet field-effect transistors with high attenuation of input in-phase signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019131161A RU2710296C1 (en) 2019-10-03 2019-10-03 Differential cascade on complementary jfet field-effect transistors with high attenuation of input in-phase signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2710296C1 true RU2710296C1 (en) 2019-12-25

Family

ID=69023035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019131161A RU2710296C1 (en) 2019-10-03 2019-10-03 Differential cascade on complementary jfet field-effect transistors with high attenuation of input in-phase signal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2710296C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736085C1 (en) * 2020-06-09 2020-11-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Multichannel converter of differential voltage into paraphrase output currents on complementary field transistors with control p-n junction
RU2739213C1 (en) * 2020-06-08 2020-12-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Broadband voltage-to-current converter on field-effect transistors with control p-n junction
RU2741056C1 (en) * 2020-09-01 2021-01-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Radiation-resistant and low-temperature operational amplifier on complementary field-effect transistors
RU2746888C1 (en) * 2020-10-20 2021-04-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Differential stage on complete field transistors with increased temperature stability of the static mode
RU2766861C1 (en) * 2021-09-08 2022-03-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Differential amplifier on field-effect transistors with control p-n junction
RU2770915C1 (en) * 2021-10-06 2022-04-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Differential amplifier with increased slope on field-effect transistors
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079332A (en) * 1976-11-22 1978-03-14 Rockwell International Corporation High gain differential amplifier
SU1483601A1 (en) * 1987-08-17 1989-05-30 Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова Differential amplifying stage
US5291149A (en) * 1992-03-30 1994-03-01 Murata Manufacturing Co., Ltd. Operational amplifier
US7330074B2 (en) * 2004-09-24 2008-02-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Differential amplifier with cascade control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079332A (en) * 1976-11-22 1978-03-14 Rockwell International Corporation High gain differential amplifier
SU1483601A1 (en) * 1987-08-17 1989-05-30 Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова Differential amplifying stage
US5291149A (en) * 1992-03-30 1994-03-01 Murata Manufacturing Co., Ltd. Operational amplifier
US7330074B2 (en) * 2004-09-24 2008-02-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Differential amplifier with cascade control

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2739213C1 (en) * 2020-06-08 2020-12-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Broadband voltage-to-current converter on field-effect transistors with control p-n junction
RU2736085C1 (en) * 2020-06-09 2020-11-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Multichannel converter of differential voltage into paraphrase output currents on complementary field transistors with control p-n junction
RU2741056C1 (en) * 2020-09-01 2021-01-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Radiation-resistant and low-temperature operational amplifier on complementary field-effect transistors
RU2746888C1 (en) * 2020-10-20 2021-04-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Differential stage on complete field transistors with increased temperature stability of the static mode
RU2766861C1 (en) * 2021-09-08 2022-03-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Differential amplifier on field-effect transistors with control p-n junction
RU2770915C1 (en) * 2021-10-06 2022-04-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Differential amplifier with increased slope on field-effect transistors
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
RU2822991C1 (en) * 2024-02-28 2024-07-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Class ab differential cascade with current outputs matched with different power supply buses

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2710296C1 (en) Differential cascade on complementary jfet field-effect transistors with high attenuation of input in-phase signal
RU2624565C1 (en) Instrument amplifier for work at low temperatures
RU2688225C1 (en) Differential amplifier on complementary field-effect transistors with control p-n junction
RU2365969C1 (en) Current mirror
RU2566963C1 (en) Differential input stage of high-speed operational amplifier for cmos technological processes
RU2684489C1 (en) Buffer amplifier on complementary field-effect transistors with control p-n junction for operation at low temperatures
Lin et al. Ripple suppression in capacitive-gain chopper instrumentation amplifier using amplifier slicing
RU2712414C1 (en) Differential cascade on complementary field-effect transistors with control p-n junction of class ab with variable voltage of restriction of pass characteristic
RU2710847C1 (en) Differential cascade of ab class on complementary field transistors with control p-n junction for operation in low temperature conditions
RU2736412C1 (en) Differential amplifier based on complementary field-effect transistors with control p-n junction
RU2712416C1 (en) Input differential cascade on complementary field-effect transistors for operation at low temperatures
RU2721943C1 (en) Low-temperature input stage of operational amplifier with high attenuation of input common-mode signal on complementary field-effect transistors with control p-n junction
RU2684473C1 (en) Differential cascade on complementary field-effect transistors
RU2687161C1 (en) Buffer amplifier for operation at low temperatures
RU2741055C1 (en) Operational amplifier with "floating" input differential cascade on complementary field-effect transistors with control p-n junction
RU2732583C1 (en) Low-temperature operational amplifier with high attenuation of input in-phase signal on complementary field-effect transistors with control p-n junction
RU2746888C1 (en) Differential stage on complete field transistors with increased temperature stability of the static mode
RU2621286C1 (en) Differential operational amplifier for operating at low temperatures
RU2568384C1 (en) Precision operational amplifier based on radiation resistant bipolar and field process
RU2441316C1 (en) Differential amplifier with low supply voltage
RU2710930C1 (en) Differential amplifier on complementary field-effect transistors with high stability of static mode
RU2724975C1 (en) Differential input voltage converter with paraphase current outputs based on complementary field transistors with control p-n junction
RU2740306C1 (en) Differential cascade of ab class with nonlinear parallel channel
RU2710298C1 (en) Non-inverting amplifier with current output for operation at low temperatures
RU2319288C1 (en) Differential amplifier using low-voltage power supply