RU2820562C1 - Gallium arsenide operational amplifier with high gain and low level of systematic component of zero offset voltage - Google Patents
Gallium arsenide operational amplifier with high gain and low level of systematic component of zero offset voltage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2820562C1 RU2820562C1 RU2023135046A RU2023135046A RU2820562C1 RU 2820562 C1 RU2820562 C1 RU 2820562C1 RU 2023135046 A RU2023135046 A RU 2023135046A RU 2023135046 A RU2023135046 A RU 2023135046A RU 2820562 C1 RU2820562 C1 RU 2820562C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- transistor
- field
- source
- effect transistor
- Prior art date
Links
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 47
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в качестве базового аналогового узла многих устройств автоматики, вычислительной техники, систем связи и приборостроения, в т.ч. работающих при высоких температурах.The proposed invention relates to the field of radio engineering and can be used as a basic analog unit for many automation devices, computer technology, communication systems and instrument making, incl. working at high temperatures.
В современной микроэлектронике получили широкое распространение операционные усилители (ОУ), которые включают входной дифференциальный каскад на полевых (или биполярных) транзисторах с источником опорного тока в общей истоковой (эмиттерной) цепи и промежуточный каскад, выполненный на основе схемы так называемого «перегнутого» каскода [1-54]. Операционные усилители данного класса имеют широкий диапазон рабочих частот, а при использовании JFet входных транзисторов – экстремально низкий уровень шумов. Кроме этого, у них эффективно используется напряжение питания. Предлагаемое изобретение относится к данному классу ОУ.In modern microelectronics, operational amplifiers (op-amps) have become widespread, which include an input differential stage on field-effect (or bipolar) transistors with a reference current source in a common source (emitter) circuit and an intermediate stage made on the basis of a so-called “bent” cascode circuit [ 1-54]. Operational amplifiers of this class have a wide range of operating frequencies, and when using JFet input transistors, they have an extremely low noise level. In addition, they use the supply voltage efficiently. The proposed invention relates to this class of op-amps.
В практических схемах ОУ входной дифференциальный каскад реализуется как на биполярных, так и на полевых транзисторах, что определяется используемыми технологическими процессами. Однако, перспективный арсенид-галлиевый техпроцесс [55,56], осваиваемый Минским НИИ радиоматериалов (https://mniirm.by/) и рядом зарубежных фирм, обеспечивает создание только nJFet полевых и p-n-p биполярных транзисторов. Отсутствие n-p-n транзисторов создает схемотехнические проблемы построения GaAs ОУ. Это не позволяет создать высокотемпературные GaAs ОУ, а также высокотемпературные ОУ на других широкозонных полупроводниках (SiC, GaN и др.) с аналогичным сочетанием доступных активных элементов, востребованные в ряде важных отраслей науки и техники - космическом приборостроении, нефтегазовой, автомобильной и авиационной промышленности.In practical op-amp circuits, the input differential stage is implemented using both bipolar and field-effect transistors, which is determined by the technological processes used. However, the promising gallium arsenide technical process [55,56], mastered by the Minsk Research Institute of Radio Materials (https://mniirm.by/) and a number of foreign companies, ensures the creation of only nJFet field-effect and pnp bipolar transistors. The absence of n-p-n transistors creates circuit design problems for GaAs op-amps. This does not allow the creation of high-temperature GaAs op-amps, as well as high-temperature op-amps based on other wide-gap semiconductors (SiC, GaN, etc.) with a similar combination of available active elements, which are in demand in a number of important branches of science and technology - space instrument making, oil and gas, automotive and aviation industries.
Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является операционный усилитель, представленный в публикации «Bob Cordell. LSK489 Application Note. Low Noise Dual Monolithic JFET. URL: https://www.cordellaudio.com/JFETs/LSK489appnote.pdf. 16 p., fig. 10». Данная схема ОУ представлена также в патенте US 4.406.990, fig. 6 1983 г. ОУ-прототип содержит первый 1 и второй 2 входы, а также потенциальный выход 3 устройства, входной дифференциальный каскад 4 с первым 5 и вторым 6 токовыми выходами, общий токовый вход которого 7 для установления статического режима транзисторов связан с первой 8 шиной источника питания через первый 9 источник опорного тока, первый 10 выходной транзистор промежуточного каскада, эмиттер которого соединен с первым 5 токовым выходом входного дифференциального каскада 4 и через первый 11 токостабилизирующий резистор подключен ко второй 12 шине источника питания, второй 13 выходной транзистор промежуточного каскада, эмиттер которого соединен со вторым 6 токовым выходом входного дифференциального каскада 4 и через второй 14 токостабилизирующий резистор связан со второй 12 шиной источника питания, причем база первого 10 выходного транзистора промежуточного каскада соединена с базой второго 13 выходного транзистора промежуточного каскада, токовое зеркало 15 промежуточного каскада, выходной транзистор 16, эмиттер которого соединен с выходом устройства 3 и через второй 17 источник опорного тока связан со второй 12 шиной источника питания, а коллектор соединен с первой 8 шиной источника питания.The closest prototype (Fig. 1) of the proposed device is the operational amplifier presented in the publication “Bob Cordell. LSK489 Application Note. Low Noise Dual Monolithic JFET. URL: https://www.cordellaudio.com/JFETs/LSK489appnote.pdf. 16 p., fig. 10". This op-amp circuit is also presented in US patent 4.406.990, fig. 6 1983 The op-amp prototype contains the first 1 and second 2 inputs, as well as a potential output 3 of the device, an input differential stage 4 with the first 5 and second 6 current outputs, the common current input of which 7 is connected to the first 8 bus to establish the static mode of the transistors power source through the first 9 reference current source, the first 10 output transistor of the intermediate stage, the emitter of which is connected to the first 5 current output of the input differential stage 4 and through the first 11 current stabilizing resistor connected to the second 12 bus of the power source, the second 13 output transistor of the intermediate stage, emitter which is connected to the second 6 current output of the input differential stage 4 and through the second 14 current stabilizing resistor is connected to the second 12 power supply bus, and the base of the first 10 output transistor of the intermediate stage is connected to the base of the second 13 output transistor of the intermediate stage, current mirror 15 of the intermediate stage, output transistor 16, the emitter of which is connected to the output of device 3 and through the second 17 reference current source is connected to the second 12 bus of the power source, and the collector is connected to the first 8 bus of the power source.
Существенный недостаток ОУ – прототипа состоит в том, что он не реализуется в рамках арсенид-галлиевого технологического процесса [55,56] из-за отсутствия n-p-n арсенид-галлиевых биполярных транзисторов. Кроме этого, известный ОУ характеризуется повышенным уровнем систематической составляющей напряжения смещения нуля (Uсм), что обусловлено применяемой в нем схемой установления статического режима на базах первого 10 и второго 13 выходных биполярных транзисторов промежуточного каскада. A significant drawback of the prototype op-amp is that it is not implemented within the gallium arsenide technological process [55,56] due to the lack of npn gallium arsenide bipolar transistors. In addition, the known op-amp is characterized by an increased level of the systematic component of the zero bias voltage (U cm ), which is due to the circuit used in it to establish a static mode on the bases of the first 10 and second 13 output bipolar transistors of the intermediate stage.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в создании схемы прецизионного операционного усилителя с малым уровнем систематической составляющей напряжения смещения нуля и повышенным коэффициентом усиления по напряжению в рамках совмещенного GaAs технологического процесса, разрешающего использовать только nJFet полевые и p-n-p биполярные транзисторы. The main objective of the proposed invention is to create a precision operational amplifier circuit with a low level of the systematic component of the zero offset voltage and increased voltage gain within the framework of a combined GaAs technological process, allowing the use of only nJFet field-effect and pnp bipolar transistors.
Поставленные задачи достигаются тем, что в операционном усилителе фиг. 1, содержащем первый 1 и второй 2 входы, а также потенциальный выход 3 устройства, входной дифференциальный каскад 4 с первым 5 и вторым 6 токовыми выходами, общий токовый вход которого 7 для установления статического режима транзисторов связан с первой 8 шиной источника питания через первый 9 источник опорного тока, первый 10 выходной транзистор промежуточного каскада, эмиттер которого соединен с первым 5 токовым выходом входного дифференциального каскада 4 и через первый 11 токостабилизирующий резистор подключен ко второй 12 шине источника питания, второй 13 выходной транзистор промежуточного каскада, эмиттер которого соединен со вторым 6 токовым выходом входного дифференциального каскада 4 и через второй 14 токостабилизирующий резистор связан со второй 12 шиной источника питания, причем база первого 10 выходного транзистора промежуточного каскада соединена с базой второго 13 выходного транзистора промежуточного каскада, токовое зеркало 15 промежуточного каскада, выходной транзистор 16, эмиттер которого соединен с выходом устройства 3 и через второй 17 источник опорного тока связан со второй 12 шиной источника питания, а коллектор соединен с первой 8 шиной источника питания, предусмотрены новые элементы и связи между ними – в схему введены первый 18 и второй 19 дополнительные биполярные транзисторы, объединенные эмиттеры которых соединены с затвором дополнительного полевого транзистора 20 и через дополнительный резистор 21 подключены к объединенным базам первого 10 и второго 13 выходных транзисторов промежуточного каскада, которые соединены с истоком дополнительного полевого транзистора 20, сток дополнительного полевого транзистора 20 подключен ко второй 12 шине источника питания, база первого 18 дополнительного биполярного транзистора соединена с коллектором первого 10 выходного транзистора промежуточного каскада и через третий 22 источник опорного тока соединена с первой 8 шиной источника питания, база второго 19 дополнительного биполярного транзистора соединена с коллектором второго 13 выходного транзистора промежуточного каскада и через четвертый 23 источник опорного тока связана с первой 8 шиной источника питания, коллектор первого 18 дополнительного биполярного транзистора соединен с первой 8 шиной источника питания через пятый 24 источник опорного тока и связан со входом токового зеркала 15 промежуточного каскада, неинвертирующий выход которого подключен к выходу 3 устройства, а инвертирующий выход соединен с коллектором второго 19 дополнительного биполярного транзистора и базой выходного транзистора 16 и через шестой 25 источник опорного тока соединен с первой 8 шиной источника питания.The objectives are achieved by the fact that in the operational amplifier of FIG. 1, containing the first 1 and second 2 inputs, as well as the potential output 3 of the device, an input differential stage 4 with the first 5 and second 6 current outputs, the common current input of which 7 to establish the static mode of the transistors is connected to the first 8 power supply bus through the first 9 reference current source, the first 10 output transistor of the intermediate stage, the emitter of which is connected to the first 5 current output of the input differential stage 4 and through the first 11 current stabilizing resistor is connected to the second 12 power supply bus, the second 13 output transistor of the intermediate stage, the emitter of which is connected to the second 6 the current output of the input differential stage 4 and through the second 14 current-stabilizing resistor is connected to the second 12 bus of the power source, and the base of the first 10 output transistor of the intermediate stage is connected to the base of the second 13 output transistor of the intermediate stage, the current mirror 15 of the intermediate stage, the output transistor 16, the emitter of which connected to the output of device 3 and through the second 17 reference current source is connected to the second 12 bus of the power source, and the collector is connected to the first 8 bus of the power source, new elements and connections between them are provided - the first 18 and second 19 additional bipolar transistors are introduced into the circuit, the combined emitters of which are connected to the gate of the additional field-effect transistor 20 and, through an additional resistor 21, are connected to the combined bases of the first 10 and second 13 output transistors of the intermediate stage, which are connected to the source of the additional field-effect transistor 20, the drain of the additional field-effect transistor 20 is connected to the second 12 power supply bus , the base of the first 18 additional bipolar transistor is connected to the collector of the first 10 output transistor of the intermediate stage and through the third 22 reference current source is connected to the first 8 power supply bus, the base of the second 19 additional bipolar transistor is connected to the collector of the second 13 output transistor of the intermediate stage and through the fourth 23 the reference current source is connected to the first 8 bus of the power supply, the collector of the first 18 additional bipolar transistor is connected to the first 8 bus of the power source through the fifth 24 reference current source and is connected to the input of the current mirror 15 of the intermediate stage, the non-inverting output of which is connected to the output 3 of the device, and the inverting output is connected to the collector of the second 19 additional bipolar transistor and the base of the output transistor 16 and through the sixth 25 reference current source is connected to the first 8 power supply bus.
На чертеже фиг. 1 показана схема операционного усилителя – прототипа.In the drawing FIG. Figure 1 shows the circuit of the prototype operational amplifier.
На чертеже фиг. 2 представлена схема заявляемого операционного усилителя в соответствии с п.1 и п.3 формулы изобретения.In the drawing FIG. Figure 2 shows a diagram of the proposed operational amplifier in accordance with claim 1 and claim 3 of the claims.
На чертеже фиг. 3 приведена схема первого 9, второго 17, третьего 22, четвертого 23, пятого 24, шестого 25 идентичных источников опорного тока на арсенид-галлиевых полевых транзисторах 26 и 27 и резисторе 28, применяемых в ОУ фиг. 2 в соответствии с п.2 и п.3 формулы изобретенияIn the drawing FIG. 3 shows a diagram of the first 9, second 17, third 22, fourth 23, fifth 24, sixth 25 identical reference current sources on gallium arsenide field-effect transistors 26 and 27 and resistor 28, used in the op-amp of Fig. 2 in accordance with paragraph 2 and paragraph 3 of the claims
На чертеже фиг. 4 показан статический режим ОУ фиг. 2 в среде LTSpice на GaAs транзисторах при 27°С, источниках опорного тока на полевых транзисторах I1=I2=I3=I4=I5=I6=I7=200мкА, R1=R2=R3=1кОм. In the drawing FIG. 4 shows the static mode of the op amp Fig. 2 in the LTSpice environment on GaAs transistors at 27°C, reference current sources on field-effect transistors I1=I2=I3=I4=I5=I6=I7=200μA, R1=R2=R3=1kOhm.
На чертеже фиг. 5 представлена логарифмическая амплитудно-частотная характеристика коэффициента усиления по напряжению ОУ на чертеже фиг. 4.In the drawing FIG. 5 The logarithmic amplitude-frequency characteristic of the op-amp voltage gain is presented in the drawing in Fig. 4.
Арсенид-галлиевый операционный усилитель с повышенным коэффициентом усиления и малым уровнем систематической составляющей напряжения смещения нуля фиг. 2 содержит первый 1 и второй 2 входы, а также потенциальный выход 3 устройства, входной дифференциальный каскад 4 с первым 5 и вторым 6 токовыми выходами, общий токовый вход которого 7 для установления статического режима транзисторов связан с первой 8 шиной источника питания через первый 9 источник опорного тока, первый 10 выходной транзистор промежуточного каскада, эмиттер которого соединен с первым 5 токовым выходом входного дифференциального каскада 4 и через первый 11 токостабилизирующий резистор подключен ко второй 12 шине источника питания, второй 13 выходной транзистор промежуточного каскада, эмиттер которого соединен со вторым 6 токовым выходом входного дифференциального каскада 4 и через второй 14 токостабилизирующий резистор связан со второй 12 шиной источника питания, причем база первого 10 выходного транзистора промежуточного каскада соединена с базой второго 13 выходного транзистора промежуточного каскада, токовое зеркало 15 промежуточного каскада, выходной транзистор 16, эмиттер которого соединен с выходом устройства 3 и через второй 17 источник опорного тока связан со второй 12 шиной источника питания, а коллектор соединен с первой 8 шиной источника питания, отличающийся тем, что в схему введены первый 18 и второй 19 дополнительные биполярные транзисторы, объединенные эмиттеры которых соединены с затвором дополнительного полевого транзистора 20 и через дополнительный резистор 21 подключены к объединенным базам первого 10 и второго 13 выходных транзисторов промежуточного каскада, которые соединены с истоком дополнительного полевого транзистора 20, сток дополнительного полевого транзистора 20 подключен ко второй 12 шине источника питания, база первого 18 дополнительного биполярного транзистора соединена с коллектором первого 10 выходного транзистора промежуточного каскада и через третий 22 источник опорного тока соединена с первой 8 шиной источника питания, база второго 19 дополнительного биполярного транзистора соединена с коллектором второго 13 выходного транзистора промежуточного каскада и через четвертый 23 источник опорного тока связана с первой 8 шиной источника питания, коллектор первого 18 дополнительного биполярного транзистора соединен с первой 8 шиной источника питания через пятый 24 источник опорного тока и связан со входом токового зеркала 15 промежуточного каскада, неинвертирующий выход которого подключен к выходу 3 устройства, а инвертирующий выход соединен с коллектором второго 19 дополнительного биполярного транзистора и базой выходного транзистора 16 и через шестой 25 источник опорного тока соединен с первой 8 шиной источника питания.Gallium Arsenide operational amplifier with increased gain and low systematic component of the zero offset voltage FIG. 2 contains the first 1 and second 2 inputs, as well as the potential output 3 of the device, an input differential stage 4 with the first 5 and second 6 current outputs, the common current input of which 7 to establish the static mode of the transistors is connected to the first 8 power supply bus through the first 9 source reference current, the first 10 output transistor of the intermediate stage, the emitter of which is connected to the first 5 current output of the input differential stage 4 and through the first 11 current stabilizing resistor is connected to the second 12 power supply bus, the second 13 output transistor of the intermediate stage, the emitter of which is connected to the second 6 current the output of the input differential stage 4 and through the second 14 current-stabilizing resistor is connected to the second 12 power supply bus, and the base of the first 10 output transistor of the intermediate stage is connected to the base of the second 13 output transistor of the intermediate stage, the current mirror 15 of the intermediate stage, the output transistor 16, the emitter of which is connected with the output of device 3 and through the second 17 reference current source is connected to the second 12 bus of the power source, and the collector is connected to the first 8 bus of the power source, characterized in that the first 18 and second 19 additional bipolar transistors are introduced into the circuit, the combined emitters of which are connected to the gate of the additional field-effect transistor 20 and through an additional resistor 21 are connected to the combined bases of the first 10 and second 13 output transistors of the intermediate stage, which are connected to the source of the additional field-effect transistor 20, the drain of the additional field-effect transistor 20 is connected to the second 12 power supply bus, the base of the first 18 additional bipolar transistor is connected to the collector of the first 10 output transistor of the intermediate stage and through the third 22 reference current source is connected to the first 8 power supply bus, the base of the second 19 additional bipolar transistor is connected to the collector of the second 13 output transistor of the intermediate stage and through the fourth 23 reference current source is connected to the first 8 bus of the power supply, the collector of the first 18 additional bipolar transistor is connected to the first 8 bus of the power source through the fifth 24 reference current source and is connected to the input of the current mirror 15 of the intermediate stage, the non-inverting output of which is connected to the output 3 of the device, and the inverting output is connected to the collector the second 19 additional bipolar transistor and the base of the output transistor 16 and through the sixth 25 reference current source is connected to the first 8 power supply bus.
На чертежах фиг. 2 (в соответствии с п. 2 формулы изобретения) и фиг. 3 (в соответствии с п. 3 формулы изобретения), первый 9, второй 17, третий 22, четвертый 23, пятый 24, шестой 25 источники опорного тока выполнены по идентичным схемам на основе каскодного включения полевых транзисторов с управляющим p-n переходом, каждая из которых содержит выходной полевой транзистор 26, затвор которого соединен с истоком согласующего полевого транзистора 27 и связан с первой 8 шиной источника питания через вспомогательный резистор 28, причем затвор согласующего полевого транзистора 27 соединен с истоком согласующего полевого транзистора 27 через вспомогательный резистор 28, а сток согласующего полевого транзистора 27 подключен к истоку выходного полевого транзистора 26. In the drawings FIGS. 2 (in accordance with claim 2 of the claims) and FIG. 3 (in accordance with paragraph 3 of the claims), the first 9, second 17, third 22, fourth 23, fifth 24, sixth 25 reference current sources are made according to identical circuits based on cascode connection of field-effect transistors with a control p-n junction, each of which contains an output field-effect transistor 26, the gate of which is connected to the source of the matching field-effect transistor 27 and is connected to the first 8 bus of the power source through an auxiliary resistor 28, and the gate of the matching field-effect transistor 27 is connected to the source of the matching field-effect transistor 27 through an auxiliary resistor 28, and the drain of the matching field-effect transistor transistor 27 is connected to the source of the output field-effect transistor 26.
Кроме этого, на чертеже фиг. 2, в соответствии с п. 3 формулы изобретения, параллельно первому 9 источнику опорного тока включен идентичный ему дополнительный источник опорного тока 29, выполненный по идентичной ему схеме на основе каскодного включения полевых транзисторов и содержащий выходной полевой транзистор 26, затвор которого соединен с истоком согласующего полевого транзистора 27 и связан с первой 8 шиной источника питания через вспомогательный резистор 28, причем затвор согласующего полевого транзистора 27 соединен с истоком согласующего полевого транзистора 27 через вспомогательный резистор 28, а сток согласующего полевого транзистора 27 подключен к истоку выходного полевого транзистора 26. In addition, in the drawing of FIG. 2, in accordance with paragraph 3 of the claims, in parallel with the first 9 reference current source, an identical additional reference current source 29 is connected, made according to an identical circuit based on the cascode connection of field-effect transistors and containing an output field-effect transistor 26, the gate of which is connected to the source of the matching field-effect transistor 27 and connected to the first 8 bus of the power source through an auxiliary resistor 28, and the gate of the matching field-effect transistor 27 is connected to the source of the matching field-effect transistor 27 through the auxiliary resistor 28, and the drain of the matching field-effect transistor 27 is connected to the source of the output field-effect transistor 26.
На чертеже фиг. 2 токовое зеркало 15 промежуточного каскада, выполненное на транзисторах 30 и 31, имеет неинвертирующий 32 и инвертирующий 33 токовые выходы.In the drawing FIG. 2 current mirror 15 of the intermediate stage, made on transistors 30 and 31, has non-inverting 32 and inverting 33 current outputs.
Рассмотрим работу заявляемого ОУ фиг. 2.Let us consider the operation of the proposed op-amp Fig. 2.
Предлагаемая схема арсенид-галлиевого ОУ характеризуется экстремально низкой чувствительностью напряжения смещения нуля к абсолютным значениям идентичных сопротивлений применяемых резисторов 11, 14 и численным значениям тока общего токового входа 7, по которому устанавливается статический режим транзисторов 34 и 35 входного дифференциального каскада 4. Данный эффект, подтвержденный компьютерным моделированием, обеспечивается нетрадиционной схемой установления статического режима на базах первого 10 и второго 13 выходных транзисторов промежуточного каскада, которая использует первый 18 и второй 19 дополнительные биполярные транзисторы, а также дополнительный полевой транзистор 20.The proposed gallium arsenide op-amp circuit is characterized by an extremely low sensitivity of the zero bias voltage to the absolute values of the identical resistances of the used resistors 11, 14 and the numerical values of the current of the common current input 7, which sets the static mode of transistors 34 and 35 of the input differential stage 4. This effect has been confirmed computer modeling, is provided by an unconventional scheme for establishing a static mode on the bases of the first 10 and second 13 output transistors of the intermediate stage, which uses the first 18 and second 19 additional bipolar transistors, as well as an additional field-effect transistor 20.
Статический режим схемы ОУ на чертеже фиг. 2 устанавливается источниками опорного тока 9, 17, 22, 23, 24, 25, 29 на полевых транзисторах с управляющим p-n переходом, выполненным по схеме фиг.3. Это является принципиально важным условием получения малых уровней систематической составляющей напряжения смещения нуля для схемы ОУ фиг. 2, т.к. позволяет обеспечить взаимную компенсацию статических токов в высокоимпедансном узле Σ2, при которых систематическая составляющая Uсм будет близка к нулю. Компьютерное моделирование фиг. 4 показывает, что систематическая составляющая напряжения смещения нуля Uсм имеет величину около 100 мкВ.Static mode of the op-amp circuit in the drawing of Fig. 2 is installed by reference current sources 9, 17, 22, 23, 24, 25, 29 on field-effect transistors with a control pn junction made according to the circuit of Fig.3. This is a fundamentally important condition for obtaining low levels of the systematic component of the zero offset voltage for the op-amp circuit of Fig. 2, because allows for mutual compensation of static currents in the high-impedance node Σ 2 , at which the systematic component U cm will be close to zero. Computer simulation fig. 4 shows that the systematic component of the zero offset voltage Ucm has a value of about 100 μV.
Таким образом, заявляемое устройство характеризуется существенными преимуществами в сравнении с ОУ-прототипом.Thus, the claimed device is characterized by significant advantages in comparison with the op-amp prototype.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHICAL LIST
Операционные усилители на «перегнутом» каскоде и входным ДК на pnp транзисторахOperational amplifiers on a “bent” cascode and input DC on pnp transistors
1. Патент US 6448583, fig.4, fig.5, fig.6, 2002 г.1. US Patent 6448583, fig.4, fig.5, fig.6, 2002
2. Патент US 5091701, fig.1, 1992 г.2. Patent US 5091701, fig.1, 1992
3. Патент US 5420542, fig.1A, 1995 г.3. US Patent 5420542, fig.1A, 1995
4. Патент US 5389894, fig.1, 1995 г.4. US Patent 5389894, fig.1, 1995
5. Патент US 7545213, fig. 2, 2009 г.5. US Patent 7545213, fig. 2, 2009
6. Патент US 5282242, fig.2, 1994 г.6. Patent US 5282242, fig.2, 1994
7. Патент US 6696888, fig.17, 2004 г .7. Patent US 6696888, fig.17, 2004
8. Патент US 4293824, fig.2, 1981 г.8. Patent US 4293824, fig.2, 1981
9. Патент US 7411451, fig. 1, 2008 г.9. US Patent 7411451, fig. 1, 2008
10. Патент RU 2354041, fig.2, 2009 г.10. Patent RU 2354041, fig.2, 2009
11. Патент US 6501333, fig.1, 2002 г.11. Patent US 6501333, fig.1, 2002
12. Патент US 6456162, fig. 3, 2002 г.12. US Patent 6456162, fig. 3, 2002
13. Патент US 6542030, fig.2, 2003 г.13. Patent US 6542030, fig.2, 2003
14. Патент US 3979069, fig.2, 1976 г.14. Patent US 3979069, fig.2, 1976
15. Патент RU 2331969, fig.1, 2008 г.15. Patent RU 2331969, fig.1, 2008
16. Патент EP 0 586251, fig.2, 1994 г.16. Patent EP 0 586251, fig.2, 1994
17. Патент US 3979689, fig.2, 1976 г.17. Patent US 3979689, fig.2, 1976
18. Патент US 4600893, fig.7, 1986 г.18. Patent US 4600893, fig.7, 1986
19. Патент US 5418491, fig.2, 1995 г.19. Patent US 5418491, fig.2, 1995
20. Патент US 4406990, fig.4, 1983 г.20. Patent US 4406990, fig.4, 1983
21. Патент US 5422600, fig.2, 1995 г.21. Patent US 5422600, fig.2, 1995
22. Патент US 6218900, fig.1, 2001 г.22. Patent US 6218900, fig.1, 2001
23. Патентная заявка US 2006/0202762, fig.2, 2006 г.23. Patent application US 2006/0202762, fig.2, 2006
Операционные усилители на «перегнутом» каскоде с входным ДК на npn транзисторахOperational amplifiers on a “bent” cascode with input DC on npn transistors
24. Патент РФ 2310268, fig.1, fig.2, 2007 г.24. RF Patent 2310268, fig.1, fig.2, 2007
25. Патент US 6529076, 2001 г.25. US Patent 6529076, 2001
26. Патент US 4600893, fig.6,1986 г.26. Patent US 4600893, fig.6, 1986
27. Патент US 2009/0256634, fig.1, 2009 г.27. US Patent 2009/0256634, fig.1, 2009
28. Патент US 6734737, fig.7, 2004 г.28. Patent US 6734737, fig.7, 2004
29. Патент US 6483382, fig.1, fig.2, 2002 г.29. Patent US 6483382, fig.1, fig.2, 2002
30. Патент US 6304143, fig.1, 2001 г.30. Patent US 6304143, fig.1, 2001
31. Патент JP 2009201119 A, fig.1, fig.2, 2009 г.31. Patent JP 2009201119 A, fig.1, fig.2, 2009
32. Патент US 5786729, fig.1, fig.2, 1998 г.32. US Patent 5786729, fig.1, fig.2, 1998
33. Патент RU 2421884, fig.1, 2011 г.33. Patent RU 2421884, fig.1, 2011
34. Патент US 7005921, fig.1B, 2006 г.34. US Patent 7005921, fig.1B, 2006
35. Патент US 6965266, fig. 1, 2005 г.35. US Patent 6965266, fig. 1, 2005
36. Патентная заявка US 2008/0024224, fig.1, 2008 г.36. Patent application US 2008/0024224, fig.1, 2008
37. Патент US 6300831, fig.1, fig. 2, 2001 г.37. Patent US 6300831, fig.1, fig. 2, 2001
38. Патент US 6788143, fig. 2, 2004 г.38. US Patent 6788143, fig. 2, 2004
39. Патент US 4959622, fig.18, 1990 г.39. US Patent 4959622, fig.18, 1990
40. Патент US 5327100, fig.2, 1994 г.40. US Patent 5327100, fig.2, 1994
Операционные усилители на «перегнутом» каскоде и входным ДК на полевых транзисторахOperational amplifiers on a “bent” cascode and input DC on field-effect transistors
41. Патент US 5734296, fig.3, 2008 г.41. US Patent 5734296, fig.3, 2008
42. Патент US 4406990, fig.6, 1983 г.42. Patent US 4406990, fig.6, 1983
43. Патент US 6580325, fig.35, fig.36, 2003 г.43. US Patent 6580325, fig.35, fig.36, 2003
44. Патент US 6788143, fig.1, fig.4, 2004 г.44. US Patent 6788143, fig.1, fig.4, 2004
45. Патент US 4829266, fig. 10, 1989 г.45. US Patent 4829266, fig. 10, 1989
46. Патент US 7898330, fig. 1, 2011 г.46. US Patent 7898330, fig. 1, 2011
47. Патент US 4387309, 1983 г.47. US Patent 4387309, 1983
48. Патент US 6084475, fig.1, 2000 г.48. Patent US 6084475, fig.1, 2000
49. Патентная заявка US 2005/0001682, fig.3, 2005 г.49. Patent application US 2005/0001682, fig.3, 2005
50. Патент US 6717474, fig.4, 2004 г.50. Patent US 6717474, fig.4, 2004
51. Патент US 6018268, fig.1, 2000 г.51. Patent US 6018268, fig.1, 2000
52. Патент US 6714076, fig.2, 2004 г.52. Patent US 6714076, fig.2, 2004
53. Патент EP 1227580, fig. 1, 2002 г.53. Patent EP 1227580, fig. 1, 2002
Серийные ОУ на «перегнутых» каскодахSerial op-amps on “bent” cascodes
54. 154УД3, HA2520, HA5190, OP90, AD797, AD8631, AD8632, AD817, HA-2500, 140УД30, OPA42, LT1226.54. 154UD3, HA2520, HA5190, OP90, AD797, AD8631, AD8632, AD817, HA-2500, 140UD30, OPA42, LT1226.
Статья по арсенид-галлиевым микросхемамArticle on gallium arsenide chips
55. Унифицированные схемотехнические решения аналоговых арсенид-галлиевых микросхем / Дворников О.В., Павлючик А.А., Прокопенко Н.Н., Чеховский В.А., Кунц А.В., Чумаков В.Е. // Известия вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 4. С. 475–488. DOI: https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-4-475-488.55. Unified circuit solutions for analog gallium arsenide microcircuits / Dvornikov O.V., Pavlyuchik A.A., Prokopenko N.N., Chekhovsky V.A., Kunz A.V., Chumakov V.E. // News of universities. Electronics. 2022. T. 27. No. 4. pp. 475–488. DOI: https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-4-475-488.
56. Дворников О.В., Павлючик А.А., Прокопенко Н.Н., Чеховский В.А., Кунц А.В., Чумаков В.Е. Арсенид-галлиевый аналоговый базовый кристалл // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). 2021. Выпуск 2. С. 47-54. doi:10.31114/2078-7707-2021-2-47-5456. Dvornikov O.V., Pavlyuchik A.A., Prokopenko N.N., Chekhovsky V.A., Kunz A.V., Chumakov V.E. Gallium arsenide analog base crystal // Problems of development of advanced micro- and nanoelectronic systems (MES). 2021. Issue 2. pp. 47-54. doi:10.31114/2078-7707-2021-2-47-54
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2820562C1 true RU2820562C1 (en) | 2024-06-05 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4406990A (en) * | 1980-08-28 | 1983-09-27 | Stax Industries, Ltd. | Direct coupled DC amplification circuit |
US6501333B1 (en) * | 2001-06-21 | 2002-12-31 | Stmicroelectronics Limited | Differential amplifier circuit |
RU2771316C1 (en) * | 2021-12-09 | 2022-04-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО" | Gallium buffer amplifier |
RU2786943C1 (en) * | 2022-04-05 | 2022-12-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет"(ДГТУ) | Gallium arsenide input differential cascade of class ab of a fast operational amplifier |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4406990A (en) * | 1980-08-28 | 1983-09-27 | Stax Industries, Ltd. | Direct coupled DC amplification circuit |
US6501333B1 (en) * | 2001-06-21 | 2002-12-31 | Stmicroelectronics Limited | Differential amplifier circuit |
RU2771316C1 (en) * | 2021-12-09 | 2022-04-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО" | Gallium buffer amplifier |
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 |
RU2786943C1 (en) * | 2022-04-05 | 2022-12-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет"(ДГТУ) | Gallium arsenide input differential cascade of class ab of a fast operational amplifier |
RU2786941C1 (en) * | 2022-09-01 | 2022-12-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Differential cascade on complementary field-effect transistors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2820562C1 (en) | Gallium arsenide operational amplifier with high gain and low level of systematic component of zero offset voltage | |
RU2813370C1 (en) | Precision gallium arsenide operational amplifier with low level of systematic component of zero offset voltage and high gain | |
RU2820341C1 (en) | Gallium arsenide operational amplifier based on "bent" cascode | |
RU2595927C1 (en) | Bipolar-field operational amplifier | |
RU2814685C1 (en) | Gallium arsenide operational amplifier for operation in wide temperature range | |
RU2615068C1 (en) | Bipolar-field differential operational amplifier | |
RU2812914C1 (en) | Low offset gallium arsenide op amp | |
RU2813281C1 (en) | Gallium arsenide operational amplifier based on pnp bipolar and field-effect transistors with control pn junction | |
RU2815912C1 (en) | Resistorless gallium arsenide differential cascade and operational amplifier based on it with low zero offset voltage | |
RU2814681C1 (en) | Non-resistive gallium arsenide operational amplifier with low level of systematic component of zero offset voltage | |
RU2321159C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2784373C1 (en) | Source signal follower with a low systematic component of the zero offset voltage | |
RU2687161C1 (en) | Buffer amplifier for operation at low temperatures | |
RU2813140C1 (en) | Gallium arsenide operational amplifier | |
RU2411637C1 (en) | Precision operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2792710C1 (en) | Multichannel differential amplifier based on gallium arsenide field-effect and bipolar transistors | |
RU2419187C1 (en) | Cascode differential amplifier with increased zero level stability | |
RU2621289C1 (en) | Two-stage differential operational amplifier with higher gain | |
RU2770912C1 (en) | Differential amplifier on arsenide-gallium field-effect transistors | |
RU2412530C1 (en) | Complementary differential amplifier | |
RU2621286C1 (en) | Differential operational amplifier for operating at low temperatures | |
RU2414808C1 (en) | Operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2784666C1 (en) | Gallium arsenide operational amplifier with a low zero-bias voltage | |
Sergeenko et al. | Gallium-Arsenide Operational Amplifier with Class AB Push-Pull Output Cascade and Input n-JFets | |
RU2771316C1 (en) | Gallium buffer amplifier |