RU2331968C1 - Differential amplifier with high common mode rejection - Google Patents
Differential amplifier with high common mode rejection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2331968C1 RU2331968C1 RU2007116787/09A RU2007116787A RU2331968C1 RU 2331968 C1 RU2331968 C1 RU 2331968C1 RU 2007116787/09 A RU2007116787/09 A RU 2007116787/09A RU 2007116787 A RU2007116787 A RU 2007116787A RU 2331968 C1 RU2331968 C1 RU 2331968C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- current
- additional
- input
- differential stage
- Prior art date
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
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).The invention relates to the field of radio engineering and communication 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).
Известны схемы так называемых «перегнутых» каскодных дифференциальных усилителей (ДУ) на n-p-n и p-n-p транзисторах [1-40], которые стали основой более чем 20 серийных операционных усилителей, выпускаемых как зарубежными (НА2520, НА5190, AD797, AD8631, AD8632, ОР90 и др.), так и российскими (154УД3 и др.) микроэлектронными фирмами. В связи с высокой популярностью такой архитектуры ДУ на их модификации выдано более 100 патентов для ведущих производителей микроэлектронных изделий. Предлагаемое изобретение относится к данному подклассу устройств.Known circuits of the so-called “bent” cascode differential amplifiers (DU) on npn and pnp transistors [1-40], which became the basis of more than 20 serial operational amplifiers manufactured as foreign (NA2520, NA5190, AD797, AD8631, AD8632, OP90 and etc.), and by Russian (154UD3, etc.) microelectronic companies. Due to the high popularity of such a remote control architecture, over 100 patents have been issued for their modification for leading manufacturers of microelectronic products. The present invention relates to this subclass of devices.
Ближайшим прототипом (фиг.1) заявляемого устройства является дифференциальный усилитель, описанный в патенте США № 5.327.100 (рис.2), содержащий входной дифференциальный каскад 1 с источником опорного тока 2 в общей эмиттерной цепи, имеющий входы 3 и 4, первый 5 и второй 6 токовые выходы которого соединены с эмиттерами первого 7 и 3 второго 8 выходных транзисторов и соответствующими первым 9 и вторым 10 токостабилизирующими двухполюсниками, токовое зеркало 11, вход которого соединен с коллектором первого выходного транзистора 7, а выход подключен к выходу дифференциального усилителя 12 и коллектору второго выходного транзистора 8, источник напряжения смещения 13, связанный с объединенными базами выходных транзисторов 7 и 8.The closest prototype (figure 1) of the claimed device is a differential amplifier described in US patent No. 5.327.100 (Fig. 2), containing an input
Существенный недостаток известного ДУ состоит в том, что он имеет недостаточно высокое ослабление синфазных сигналов (Кос.сф).A significant drawback of the known DE is that it does not have a sufficiently high attenuation of common-mode signals (K os.sf ).
Основная цель предлагаемого изобретения состоит в повышении коэффициента ослабления входных синфазных сигналов.The main objective of the invention is to increase the attenuation coefficient of the input common-mode signals.
Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальном усилителе фиг.1, содержащем входной дифференциальный каскад 1 с источником опорного тока 2 в общей эмиттерной цепи, имеющий входы 3 и 4, первый 5 и второй 6 токовые выходы которого соединены с эмиттерами первого 7 и второго 8 выходных транзисторов и соответствующими первым 9 и вторым 10 токостабилизирующими двухполюсниками, токовое зеркало 11, вход которого соединен с коллектором первого выходного транзистора 7, а выход подключен к выходу дифференциального усилителя 12 и коллектору второго выходного транзистора 8, источник напряжения смещения 13, связанный с объединенными базами выходных транзисторов 7 и 8, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен дополнительный дифференциальный каскад 14 с дополнительным источником опорного тока 15 в общей эмиттерной цепи, первый токовый выход которого 16 соединен со входом дополнительного токового зеркала 17, выход которого связан со вторым токовым выходом 18 дополнительного дифференциального каскада 14 и эмиттером первого выходного транзистора 7, причем входы 19 и 20 дополнительного дифференциального каскада 14 соединены с соответствующими входами 3 и 4 входного дифференциального каскада 1.This goal is achieved in that in the differential amplifier of figure 1, containing the input
Схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения показана на фиг.2.A diagram of the inventive device in accordance with the claims is shown in figure 2.
На фиг.3 - 4 показаны схемы заявляемого (фиг.4) и известного (фиг.3) устройств в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар».Figure 3 - 4 shows a diagram of the claimed (figure 4) and known (figure 3) devices in a computer simulation environment PSpice on models of integrated transistors of FSUE NPP Pulsar.
На фиг.5 и фиг.6 показаны результаты моделирования Кос.сф ДУ фиг.3 и фиг.4 при различных значениях коэффициента передачи по току применяемых токовых зеркал.In Fig.5 and Fig.6 shows the simulation results To os.sf remote control of Fig.3 and Fig.4 at different values of the current transfer coefficient of the applied current mirrors.
Дифференциальный усилитель (фиг.2) содержит входной дифференциальный каскад 1 с источником опорного тока 2 в общей эмиттерной цепи, имеющий входы 3 и 4, первый 5 и второй 6 токовые выходы которого соединены с эмиттерами первого 7 и второго 8 выходных транзисторов и соответствующими первым 9 и вторым 10 токостабилизирующими двухполюсниками, токовое зеркало 11, вход которого соединен с коллектором первого выходного транзистора 7, а выход подключен к выходу дифференциального усилителя 12 и коллектору второго выходного транзистора 8, источник напряжения смещения 13, связанный с объединенными базами выходных транзисторов 7 и 8. В схему введен дополнительный дифференциальный каскад 14 с дополнительным источником опорного тока 15 в общей эмиттерной цепи, первый токовый выход которого 16 соединен со входом дополнительного токового зеркала 17, выход которого связан со вторым токовым выходом 18 дополнительного дифференциального каскада 14 и эмиттером первого выходного транзистора 7, причем входы 19 и 20 дополнительного дифференциального каскада 14 соединены с соответствующими входами 3 и 4 входного дифференциального каскада 1.The differential amplifier (figure 2) contains an input
Рассмотрим работу заявляемого ДУ при подаче на его входы 3 и 4 (19, 20) синфазного сигнала uc=uc3=uc4. Изменение uc приводит к появлению токов i15 и i2 через выходные проводимости источников опорного тока 15 и 2Consider the operation of the claimed control when applied to its inputs 3 and 4 (19, 20) phase signal u c = u c3 = u c4 . The change in u c leads to the appearance of currents i 15 and i 2 through the output conductivity of the sources of the
Эти токи передаются в выходные узлы 16, 18, 5 и 6These currents are transmitted to the
На основании закона Киргофа коллекторные токи транзисторов 8 и 7 можно найти из уравненийBased on the Kirgoff law, the collector currents of
Поэтому ток в нагрузке Rн, обусловленный синфазным сигналом uc Therefore, the current in the load R n due to the in-phase signal u c
где 1-Ki=1-Ki12.11=1-Ki12.17.where 1-K i = 1-K i12.11 = 1-K i12.17 .
После преобразований последнее уравнение можно записать в видеAfter transformations, the last equation can be written as
где Sсф.заявл=0,5(1-Ki)у2(1-Ti) - крутизна преобразования синфазного сигнала uc в ток нагрузки iн.с;where S sf.application = 0.5 (1-K i ) y 2 (1-T i ) is the steepness of the in-phase signal conversion u c to the load current i ns ;
Тi=NуKi12.11≈1 - усиление по каналу компенсации;T i = N for K i12.11 ≈1 - gain along the compensation channel;
- коэффициент асимметрии проводимостей у15 и у2. - coefficient of asymmetry of conductivities at 15 and at 2 .
В усилителе-прототипе крутизна Sсф.прот принимает значениеIn the prototype amplifier, the slope S sf.prot takes on the value
Таким образом, в предлагаемом усилителе обеспечивается более глубокое ослабление синфазного сигнала, так какThus, in the proposed amplifier provides a deeper attenuation of the common mode signal, since
Расчеты показывают, что при типовых параметрах элементов схемы выигрыш Nc достигает значения 10-20 раз. Поэтому коэффициент ослабления синфазных сигналов в предлагаемом ДУ существенно повышается.Calculations show that with typical parameters of circuit elements, the gain N c reaches a value of 10-20 times. Therefore, the attenuation coefficient of common-mode signals in the proposed remote control increases significantly.
Полученные выше выводы подтверждаются результатами моделирования предлагаемых схем в среде PSpice, показанными на фиг.5 и фиг.6.The above conclusions are confirmed by the simulation results of the proposed schemes in the environment of PSpice, shown in Fig.5 and Fig.6.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST
1. Патент США № 6.304.1431. US Patent No. 6.304.143
2. Патент США № 5.418.4912. US Patent No. 5.418.491
3. Патент США № 4.463.3193. US Patent No. 4.463.319
4. Патент США № 6.717.4744. US Patent No. 6.717.474
5. Патент США № 6.734.7205. US Patent No. 6.734.720
6. Патент США № 4.723.1116. US Patent No. 4.723.111
7. Патент США № 4.293.8247. US Patent No. 4.293.824
8. Патент США № 5.323.1218. US Patent No. 5.323.121
9. Патент США № 5.091.7019. US Patent No. 5.091.701
10. Патент США № 4.406.99010. US Patent No. 4,406,990
11. Патент США № 5.422.60011. US Patent No. 5.422.600
12. Патент США № 6.788.14312. US Patent No. 6.788.143
13. Патент США № 4.274.06113. US Patent No. 4.274.061
14. Патент США № 5.327.10014. US Patent No. 5.327.100
15. Патент США № 5.786.72915. US Patent No. 5.786.729
16. Патент США № 3.644.83816. US Patent No. 3.644.838
17. Патент США № 4.600.89317. US Patent No. 4,600.893
18. Патент США № 4.390.85018. US Patent No. 4.390.850
19. Патент США № 6.628.16819. US Patent No. 6.628.168
20. Матавкин В.В. Быстродействующие операционные усилители. - М. Радио и связь, 1989. - с.74, рис.4.15, стр.98, рис.6.7.20. Matavkin V.V. High-speed operational amplifiers. - M. Radio and Communications, 1989 .-- p. 74, fig. 4.15, p. 98, fig. 6.7.
21. Патент США № 6.218.900, фиг.121. US patent No. 6.218.900, figure 1
22. Патентная заявка US 2002/019607922. Patent application US 2002/0196079
23. Патент США Re 30.58723. US Patent Re 30.587
24. Патент ЕР 1.227.58024. Patent EP 1.227.580
25. Патент США № 6.714.07625. US Patent No. 6.714.076
26. Патентная заявка US 2004/0090268 A126. Patent application US 2004/0090268 A1
27. Патент США № 4.959.622, фиг.127. US patent No. 4.959.622, figure 1
28. Патент США № 6.018.26828. US Patent No. 6.018.268
29. Патент США № 5.952.88229. US Patent No. 5.952.882
30. Патент США № 6.580.32530. US patent No. 6.580.325
31. Патент США № 6.965.26631. US Patent No. 6.965.266
32. Патент США № 6.867.64332. US Patent No. 6.867.643
33. Патент США № 6.236.27033. US patent No. 6.236.270
34. Патент США № 6.229.39434. US patent No. 6.229.394
35. Патент США № 5.734.29635. US Patent No. 5.734.296
36. Патент США № 5.477.19036. US Patent No. 5.477.190
37. Патент США № 6.084.47537. US Patent No. 6.084.475
38. Патент США № 3.733.55938. US patent No. 3.733.559
39. Патентная заявка US 2005/0001682 A139. Patent application US 2005/0001682 A1
40. Патент США № 6.300.83140. US Patent No. 6.300.831
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007116787/09A RU2331968C1 (en) | 2007-05-03 | 2007-05-03 | Differential amplifier with high common mode rejection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007116787/09A RU2331968C1 (en) | 2007-05-03 | 2007-05-03 | Differential amplifier with high common mode rejection |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2331968C1 true RU2331968C1 (en) | 2008-08-20 |
Family
ID=39748155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007116787/09A RU2331968C1 (en) | 2007-05-03 | 2007-05-03 | Differential amplifier with high common mode rejection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2331968C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2458455C1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Differential amplifier with increased weakening of input cophased signal |
-
2007
- 2007-05-03 RU RU2007116787/09A patent/RU2331968C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2458455C1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Differential amplifier with increased weakening of input cophased signal |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2365969C1 (en) | Current mirror | |
RU2346388C1 (en) | Differential amplifier | |
RU2331968C1 (en) | Differential amplifier with high common mode rejection | |
RU2390916C1 (en) | Precision operational amplifier | |
RU2416146C1 (en) | Differential amplifier with increased amplification factor | |
RU2321158C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2411636C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2319291C1 (en) | Cascade differential amplifier | |
RU2365029C1 (en) | Cascode difference amplifier with low offset voltage | |
RU2393629C1 (en) | Complementary cascode differential amplifier | |
RU2455757C1 (en) | Precision operational amplifier | |
RU2421893C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2419187C1 (en) | Cascode differential amplifier with increased zero level stability | |
RU2331969C1 (en) | Differential amplifier with high common mode rejection | |
RU2349023C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2411637C1 (en) | Precision operational amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2374757C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2390912C2 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2331972C1 (en) | Differential amplifier with high voltage amplification factor | |
JP2016224017A (en) | Current detection circuit | |
RU2331975C1 (en) | Differential amplifier with minor zero offset voltage | |
RU2390914C1 (en) | Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift | |
RU2402151C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2292638C1 (en) | Differential amplifier characterized in enhanced common-mode signal attenuation | |
RU2331967C1 (en) | Differential amplifier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120504 |