SU1672554A1 - Operational amplifier - Google Patents

Operational amplifier Download PDF

Info

Publication number
SU1672554A1
SU1672554A1 SU894752150A SU4752150A SU1672554A1 SU 1672554 A1 SU1672554 A1 SU 1672554A1 SU 894752150 A SU894752150 A SU 894752150A SU 4752150 A SU4752150 A SU 4752150A SU 1672554 A1 SU1672554 A1 SU 1672554A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
channel transistors
channel
common
gate
voltage
Prior art date
Application number
SU894752150A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Львович Шлемин
Original Assignee
Новосибирский электротехнический институт связи им.Н.Д.Псурцева
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 Новосибирский электротехнический институт связи им.Н.Д.Псурцева filed Critical Новосибирский электротехнический институт связи им.Н.Д.Псурцева
Priority to SU894752150A priority Critical patent/SU1672554A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1672554A1 publication Critical patent/SU1672554A1/en

Links

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к усилительным устройствам. Цель изобретени  - увеличение диапазона синфазного входного напр жени . Операционный усилитель, имеющий дифференциальный вход и выход, содержит входной дифференциальный каскад 1, содержащий генератор тока 2, первый и второй P-канальные транзисторы 3, 4, N-канальные транзисторы 5, 6 первой динамической нагрузки, дополнительный входной дифференциальный каскад 7, содержащий генератор тока 8, N-канальные 9, 10 и P-канальные транзисторы 11 и 12 второй динамической нагрузки, второй дополнительный каскад 13, содержащий P-канальные транзисторы 14 и 15, первый дополнительный каскад 16, содержащий N-канальные транзисторы 17 и 18, усилитель синфазного напр жени  /УСН/ 19, содержащий генераторы тока 20 и 21, третий и четвертый P-канальные транзисторы 22 и 23, п тый и шестой P-канальные транзисторы 24 и 25 первого и второго дифференциальных каскадов соответственно, дополнительный N-канальный транзистор 26. Благодар  действию отрицательной обратной св зи по синфазному выходному напр жению, в которую включен УСН 19, изменение выходного синфазного напр жени , которое имело бы место при отсутствии отрицательной обратной св зи по выходному синфазному напр жению, будет подавлено. 1 ил.This invention relates to amplifying devices. The purpose of the invention is to increase the common-mode input voltage range. An operational amplifier with differential input and output contains an input differential stage 1 containing a current generator 2, first and second P-channel transistors 3, 4, N-channel transistors 5, 6 of the first dynamic load, an additional input differential stage 7 containing the generator current 8, N-channel 9, 10 and P-channel transistors 11 and 12 of the second dynamic load, the second additional stage 13, containing the P-channel transistors 14 and 15, the first additional stage 16, containing N-channel transistors 17 and 18, amplify common mode voltage / USN / 19, containing current generators 20 and 21, third and fourth P-channel transistors 22 and 23, fifth and sixth P-channel transistors 24 and 25 of the first and second differential stages, respectively, additional N-channel transistor 26. Due to the effect of negative feedback on the common-mode output voltage, which is connected to the STS 19, a change in the output common-mode voltage that would have occurred without negative feedback on the output common-mode voltage will be suppressed. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к усилительным устройствам и предназначено дл  использовани  в усилител х различного назначени , которые  вл ютс  элементами аналоговых и аналого-цифровых систем в интегральном исполнении на полевых транзисторах.The invention relates to amplifying devices and is intended for use in amplifiers for various purposes, which are elements of analog and analog-digital systems in the integrated version of field-effect transistors.

Цель изобретени  - увеличение диапазона синфазного входного напр жени .The purpose of the invention is to increase the common-mode input voltage range.

На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема операционного усилител .The drawing shows a circuit diagram of an operational amplifier.

Операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад 1, содержащий генератор тока 2, первый иThe operational amplifier contains an input differential stage 1 containing a current generator 2, the first and

вторсл о-каналы-1 ie транзисторы 3 и 4, п-ка- нальиые транзис. ,;ы 5 и 6 первой динамической нагрузки, дополнительный входной дифференциальный каскад 7, содержащий генератор тока 8, n-канальные транзисторы 9 и 10, р-канальные транзисторы 11 и 12 второй динамической нагрузки, второй дополнительный каскад 13, содержащий р-канальные транзисторы 14 и 15, первый дополнительный каскад 16, содержащий п- канальные транзисторы 17 и 18, усилитель 19 синфазного напр жени , содержащий генераторы тока 20 и 21, третий и четвертый р-канальные транзисторы 22 и 23, п тый и шестой р-канальные транзисторы 24 и 25 первого и второго дифференциальных касо VJ ю ел елSecondary O-channels-1 ie transistors 3 and 4, n-channel transis. ,; s 5 and 6 of the first dynamic load, additional input differential cascade 7, containing 8 current generator, n-channel transistors 9 and 10, p-channel transistors 11 and 12 of the second dynamic load, second additional cascade 13, containing p-channel transistors 14 and 15, the first additional stage 16, containing p-channel transistors 17 and 18, common-mode voltage amplifier 19, containing current generators 20 and 21, third and fourth p-channel transistors 22 and 23, fifth and sixth p-channel transistors 24 and 25 first and second differents cial Caso VJ st ate eaten

ЈьЈ

кадов соответственно, дополнительный п- канальный транзистор 26.respectively, an additional p-channel transistor 26.

Операционный усилитель работает следующим образом.The operational amplifier operates as follows.

К входам операционного усилител  прикладываетс  входное напр жение, которое в общем случае имеет дифференциальную и синфазную компоненту. Когда синфазна  компонента входного напр жени  находитс  в диапазонеAn input voltage is applied to the inputs of the operational amplifier, which in general has a differential and common-mode component. When the in-phase component of the input voltage is in the range

USS + Унас 8 + Упф п + Unac 10 UBX синф 1)ДД - II)нас 2 I - IUHac 4 I - Шпф р ,USS + Unas 8 + Upf p + Unac 10 UBX synf 1) DD - II) us 2 I - IUHac 4 I - Shpf p,

где Онас 2 напр жение насыщени  1-го транзистора,where onas 2 is the saturation voltage of the 1st transistor,

Uss - напр жение на отрицательной шине питани ;Uss is the voltage on the negative power rail;

Упф п - пороговое напр жение п-ка- нальных. транзисторов,UPF n - threshold voltage n-channel. transistors

1)дд напр жение на положительной шине питани ,1) dd voltage on positive power rail,

Unop п - пороговое напр жение р-ка- нальных транзисторов, все транзисторы обоих входных дифференциальных каскадов наход тс  в режиме насыщени  Следовательно, оба входных дифференциальных каскада усиливают входное напр жение. Суммирование и усиление выходных напр жений входных дифференциальных каскадов осуществл етс  первым и вторым дополнительными каскадами 13 и 16.Unop p - threshold voltage of p-channel transistors, all transistors of both input differential stages are in saturation mode. Therefore, both input differential stages amplify the input voltage. The summation and amplification of the output voltages of the input differential stages is carried out by the first and second additional stages 13 and 16.

Таким образом, усиленное входное напр жение по вл етс  на выходах устройства Это напр жение подаетс  на вход усилител  синфазного напр жени  (УСН) 19 Выходное напр жение УСН подаетс  на затворы транзисторов 5 и 6 первой динамической нагрузки входного дифференциальною каскада 1 Таким образом, усилитель оказываетс  охваченным отрицательной обратной св зи по синфазному выходному на пр жению Функционирование ООС по синфазному выходному напр жению при водит к тому, что величина выходного синфазного напр жени  устанавливаетс  равной с точностью до спр жени  см ;ще- ни  УСН напр жению на выводе УСН соединенного с затворами п того и четвертого транзисторов 23 и 24 Когда синфазна  компонента входного напр жени  удовлетвор ет услови м, определ емым системой неравенствThus, the amplified input voltage appears at the outputs of the device. This voltage is applied to the input of the common-mode voltage amplifier (STS). 19 The output voltage of the STD is fed to the gates of transistors 5 and 6 of the first dynamic load of the differential input stage 1. negative feedback on the common-mode output voltage. The operation of the OOS over the common-mode output voltage causes the output common-mode voltage to be equal to ochnostyu to Ref voltage cm alkaline audio USN voltage at terminal connected to the gate USN said fifth and fourth transistors 23 and 24. When the input voltage in-phase voltage component satisfies the conditions defined by the system of inequalities

USS + UHac 5 - I ипф р К UBX синф USS + + UHJC 8 + UHSC 10 + Unop nUSS + UHac 5 - I ipf p K UBX Sinf USS + + UHJC 8 + UHSC 10 + Unop n

U ДД - UHac 12 I + ипф п UBX синф. U/Щ - I UHac2 I- I Unop pi- I UHac4 I,(2)U DD - UHac 12 I + ipf p UBX sync. U / U - I UHac2 I- I Unop pi- I UHac4 I, (2)

транзисторы дифференциальной пары и генератора тока одного из входных дифференциальных каскадов не будут находитьс  в режиме насыщени , и, следовательно, неthe differential pair transistors and the current generator of one of the input differential stages will not be in saturation mode, and, therefore, not

дают вклад в усиление входного напр жени  Например, если имеет место первое неравенство системы (2), то транзисторы дифференциальной пары и генератора токаcontribute to the input voltage gain. For example, if the first inequality of the system (2) occurs, the transistors of the differential pair and the current generator

дополнительного входного дифференциального каскада 7 будут в ненасыщенном режиме . Если (2) выполн етс , то измен ютс  рабочие токи в режиме молчани  каскадов 13 и 16. Например, если имеет место первоеThe additional input differential stage 7 will be in unsaturated mode. If (2) is satisfied, then the operating currents change in silent mode of cascades 13 and 16. For example, if the first

0 неравенство системы (1), то часть тока поко  транзисторов 11 и 12. котора  протекает через транзисторы 9 и 10 в случае выполнени  (2), будет протекать через транзисторы 17, 18, 15, 14, увеличива  их ток поко . Од5 нако благодар  действию ООС по синфазному выходному напр жению, в которую включен УСН 19, изменение выходного синфазного напр жени , которое имело бы место при отсутствии ООС по выходному0 inequality of the system (1), then the part of the quiescent current of the transistors 11 and 12. which flows through the transistors 9 and 10 in the case of (2), will flow through the transistors 17, 18, 15, 14, increasing their quiescent current. However, due to the action of the OOS at the common-mode output voltage, which is connected to the simplified system of state-of-the-art, 19, the change in the output common-mode voltage, which would have occurred without the presence of the OOS at the output

0 синфазному напр жению, будет подавлено Таким образом, функционирование предлагаемого устройства будет сохран тьс  в диапазоне синфазных напр жений0 common mode voltage, will be suppressed. Thus, the operation of the proposed device will be maintained in the range of common mode voltage.

Uss UHac 5 - I Unop р I UBX синф идд- 5 - I UHac 2 I + Unop n(3)Uss UHac 5 - I Unop p I UBX synf idd- 5 - I UHac 2 I + Unop n (3)

Неравенство(3) вытекает из условий работы всех транзисторов хот  бы одного входного дифференциального каскада в ре жиме насыщени .Inequality (3) follows from the operating conditions of all transistors in at least one input differential stage in the saturation mode.

0Положительный эффект предлагаемого0Positive effect of the proposed

устройства по сравнению с прототипом заключаетс  в большем диапазоне синфазных входных напр женийdevice compared with the prototype is a larger range of common-mode input voltages

Claims (1)

5Формула изобретени 5 Formula of Invention Операционный усилитель, имеющий дифференциальный входи выход содержащий входной дифференциальный каскад, выполненный на первом и втором р-каналь0 ных транзисторах, с генератором тока выполненном на р-транзисторе, затвор которого соединен с первой положительной шиной опорного напр жени , причем затвор первого р-канального транзистора  в5 л етс  инвертирующим входом устройства, затвор второго р-канального транзистора - неинвертирующим входом устройства, а цепи их стоков соединены со стоками первого и второго n-канальных транзисторов первойAn operational amplifier having a differential input and output containing an input differential cascade, made on the first and second p-channel transistors, with a current generator made on the p-transistor, the gate of which is connected to the first positive voltage reference bus, and the gate of the first p-channel transistor B5 is the inverting input of the device, the gate of the second p-channel transistor is a non-inverting input of the device, and their drain circuits are connected to the drains of the first and second n-channel transistors the first 0 динамической нагрузки соответственно, истоки которых подключены к отрицательной шине питани , а затворы обьединены, усилитель синфазного напр жени , выполненный на первом и втором дифференциальных0, the dynamic loads, respectively, whose sources are connected to the negative power bus and the gates are united, the common-mode voltage amplifier, made on the first and second differential 5 каскадах, образованных третьим и четвер- , тым р-канальными транзисторами, с i енера- тором тока, выполненным на р-канальном транзисторе, и п тым и шест ым р-канальными транзисторами с генератором тока, выполненным на р-канальном транзисторе5 cascades formed by third and fourth p-channel transistors, with i current generator, made on p-channel transistor, and fifth and six p-channel transistors with current generator, made on p-channel transistor соответственно, при этом затворы р-каналь- ных транзисторов генераторов тока соединены с первой положительной шиной опорного напр жени , затвор третьего р-ка- нального транзистора  вл етс  инвертирующим , а затвор шестого р-канального транзистора - неинвертирующими выходами устройства соответственно, затворы четвертого и п того р-канальных транзисторов объединены и подключены к шине напр жени , равного требуемому синфазному напр жению , стоки четвертого и п того р-канальных транзисторов объединены и подключены к стоку дополнительного п-ка- нального транзистора,  вл ющегос  выходом усилител  синфазного напр жени , соединенного с его затвором, и подключенного к обьединенным затворам п-канальных транзисторов первой динамической нагрузки а исток седьмого р-канального транзистора и стоки третьего и шестого р-канальных транзисторов соединены с отрицательной шиной питани , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  диапазона синфазного входного напр жени , введены дополнительный входной дифференциальный каскад, выполненный на п-канальных транзисторах, затворы которых объединены с затворами р-канальных транзисторов входного дифференциального каскада , а в цепи стоков введены р-канальныеaccordingly, the gates of the p-channel transistors of the current generators are connected to the first positive reference voltage bus, the gate of the third p-channel transistor is inverting, and the gate of the sixth p-channel transistor is the device's non-inverting outputs, respectively. The fifth p-channel transistors are connected and connected to the voltage bus equal to the desired common-mode voltage, the drains of the fourth and fifth p-channel transistors are combined and connected to the drain go n-channel transistor, which is the output of the common-mode voltage amplifier connected to its gate and connected to the combined gates of the n-channel transistors of the first dynamic load and the source of the seventh p-channel transistor and the drain of the third and sixth p-channel transistors with a negative power bus, characterized in that, in order to increase the range of the common-mode input voltage, an additional input differential stage is introduced, performed on n-channel transistors, some of them are combined with the gates of the p-channel transistors of the input differential cascade, and p-channel транзисторы второй динамической нагрузки , истоки которых подключены к положительной шине питани , затворы объединены и подключены к первой поло- 5 жительной шине опорного напр жени , с генератором тока, выполненным на п-ка- нальном транзисторе, затвор которого соединен с первой отрицательной шиной опорного напр жени , а также введены пер0 вый и второй дополнительные каскады, при этом первый дополнительный каскад выполнен на двух р-канальных транзисторах, включенных по схеме с общим затвором, затворы которых объединены и подключеныtransistors of the second dynamic load, the sources of which are connected to the positive power supply bus, the gates are combined and connected to the first positive voltage reference bus, with a current generator made on an n-channel transistor, the gate of which is connected to the first negative voltage reference bus first and second additional cascades, with the first additional cascade performed on two p-channel transistors connected in a circuit with a common gate, the gates of which are connected and connected 5 к второй положительной шине опорного напр жени , истоки соединены со стоками р-канальных транзисторов второй динамической нагрузки соответственно, а стоки соединены с затворами третьего и шестого5 to the second positive voltage reference bus, the sources are connected to the drains of the p-channel transistors of the second dynamic load, respectively, and the drains are connected to the third and sixth gates 0 р-канальных транзисторов усилител  синфазного напр жени  соответственно, второй дополнительный каскад выполнен на двух n-канальных транзисторах, выполненных по схеме с общим затвором, затворы0 p-channel transistors of the common-mode voltage amplifier, respectively, the second additional stage is made on two n-channel transistors, made according to the common-gate circuit, the gates 5 которых объединены и подключены к второй отрицательной шине опорного напр жени , истоки соединены со стоками п-канальных транзисторов первой динамической нагрузки соответственно, а стоки - со стока0 ми р-канальных транзисторов первого дополнительного каскада соответственно.5 of which are connected and connected to the second negative voltage reference bus, the sources are connected to the drains of the n-channel transistors of the first dynamic load, respectively, and the drains are connected to the drain of the p-channel transistors of the first additional stage, respectively.
SU894752150A 1989-10-19 1989-10-19 Operational amplifier SU1672554A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894752150A SU1672554A1 (en) 1989-10-19 1989-10-19 Operational amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894752150A SU1672554A1 (en) 1989-10-19 1989-10-19 Operational amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1672554A1 true SU1672554A1 (en) 1991-08-23

Family

ID=21476035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894752150A SU1672554A1 (en) 1989-10-19 1989-10-19 Operational amplifier

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1672554A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US Nfc 4573020, кл. Н 03 F 3/16, кл, Н 03 F 3/45, 1986. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4554515A (en) CMOS Operational amplifier
EP0840442B1 (en) A two-stage fully differential operational amplifier with efficient common-mode feed back circuit
US4477782A (en) Compound current mirror
EP0544338B1 (en) MOS operational amplifier circuit
KR20020038572A (en) System and method for converting from single-ended to differential signals
US4874969A (en) High speed CMOS comparator with hysteresis
US7999617B2 (en) Amplifier circuit
US7259626B2 (en) Apparatus and method for biasing cascode devices in a differential pair using the input, output, or other nodes in the circuit
US6278323B1 (en) High gain, very wide common mode range, self-biased operational amplifier
US7852159B2 (en) Method for adaptive biasing of fully differential gain boosted operational amplifiers
US7449951B2 (en) Low voltage operational amplifier
SU1672554A1 (en) Operational amplifier
KR940008076A (en) Input circuit of semiconductor integrated circuit device
US6445322B2 (en) Digital-to-analog converter with improved output impedance switch
US5424681A (en) Wide range operational amplifier
US7057463B2 (en) Differential amplifier with improved frequency characteristic
US6496066B2 (en) Fully differential operational amplifier of the folded cascode type
JPH0292008A (en) Cmos operational amplifier
US4970471A (en) Gallium arsenide class AB output stage
JPH07321563A (en) Low distortion output stage
JPH0818355A (en) Operational amplifier
KR100201774B1 (en) Improved differential type operational amplifier
US6194921B1 (en) Analog signal amplifier circuit using a differential pair of MOSFETs (insulated-gate field effect transistors) in an input stage
JP3069165B2 (en) Operational amplifier circuit
KR20000026913A (en) Operation amplifier circuit