[go: up one dir, main page]

RU2436226C1 - Differential operational amplifier with paraphase output - Google Patents

Differential operational amplifier with paraphase output Download PDF

Info

Publication number
RU2436226C1
RU2436226C1 RU2010146242/08A RU2010146242A RU2436226C1 RU 2436226 C1 RU2436226 C1 RU 2436226C1 RU 2010146242/08 A RU2010146242/08 A RU 2010146242/08A RU 2010146242 A RU2010146242 A RU 2010146242A RU 2436226 C1 RU2436226 C1 RU 2436226C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
base
transistor
bus
additional
Prior art date
Application number
RU2010146242/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Прокопенко (RU)
Николай Николаевич Прокопенко
Сергей Сергеевич Белич (RU)
Сергей Сергеевич Белич
Петр Сергеевич Будяков (RU)
Петр Сергеевич Будяков
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС")
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС")
Priority to RU2010146242/08A priority Critical patent/RU2436226C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2436226C1 publication Critical patent/RU2436226C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: differential operational amplifier with paraphase output comprises an input differential cascade (1) with the first (2) and second (3) current outputs, the first (4) and the second (5) inputs, the first (6) bus of power supply source, connected to the common emitter circuit of the input differential cascade (1), the first (7) output transistor, the base of which is connected to the second (3) current output of the input differential cascade (1), the collector is connected to the bus of the second (8) source of power supply, and the emitter is connected to the first (9) auxiliary output of the device and via the first (10) current-stabilising dipole is connected to the first (6) bus of the power supply source, the second (11) output transistor, the base of which is connected to the first (2) current output of the input differential cascade (1), the collector is connected to the bus of the second (8) source of power supply, and the emitter is connected to the second (12) auxiliary output of the device and via the second (13) current-stabilising dipole is connected to the first (6) bus of the power supply source, the third (14) and the fourth (15) output transistors, emitters of which are connected to the second (8) bus of the supply source, bases are connected to each other, the collector of the third (14) output transistor is connected to the base of the second (11) output transistor, the collector of the fourth (15) output transistor is connected to the base of the first (7) output transistor. The following components were introduced into the circuit: the first (16), the second (17) and the third (18) additional transistors, emitters of which are connected to each other and via the third (19) current-stabilising dipole are connected to the first (6) bus of the power supply source, collectors of the first (16) and second (17) additional transistors are combined and connected to the bases of the third (14) and fourth (15) output transistors, the base of the first (16) additional transistor is connected to the first (4) input of the device, the base of the second (17) additional transistor is connected to the second (5) input of the device, the collector of the third (18) additional transistor is connected to the second (8) bus of the power supply source, besides, the first (9) auxiliary output of the device is connected to the base of the third (18) additional transistor via the first (20) resistor of feedback, and the second (12) auxiliary output of the device is connected to the base of the third (18) additional transistor via the second (21) resistor of feedback.
EFFECT: development of conditions, under which output static cophased voltage of DA will have high stability and zero value.
3 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, решающих усилителях (ОУ), компараторах, мостовых усилителях мощности и т.п.).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, decision amplifiers (op amps), comparators, bridge power amplifiers, etc.).

Известны схемы классических двухкаскадных дифференциальных усилителей (ДУ) с парафазным выходом, которые стали основой многих серийных аналоговых микросхем [1-8].There are known schemes of classical two-stage differential amplifiers (DU) with a paraphase output, which became the basis of many serial analog microcircuits [1-8].

Кроме того, ДУ данного класса активно применяются в структуре СВЧ-устройств, реализованных на базе новейших SiGe-технологий. Это связано с возможностью построения на их основе активных RC-фильтров гигагерцового диапазона для современных и перспективных систем связи, мостовых усилителей мощности и т.п.In addition, the remote controls of this class are actively used in the structure of microwave devices implemented on the basis of the latest SiGe technologies. This is due to the possibility of building on their basis active RC-filters of the gigahertz range for modern and promising communication systems, bridge power amplifiers, etc.

Ближайшим прототипом (фиг.1) заявляемого устройства является дифференциальный усилитель, представленный в статье Будякова А.С., Прокопенко Н.Н., Манжулы В.Г. Анализ частотных характеристик подсхем входных каскадов СВЧ операционных усилителей для сложных функциональных блоков радиационностойкой аппаратуры нового поколения// в журнале «Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика, Телекоммуникации. Управление». - №3 (101)/2010. - с.210, рис.4 и содержащий входной дифференциальный каскад 1 с первым 2 и вторым 3 токовыми выходами, первым 4 и вторым 5 входами, первой 6 шиной источника питания, связанной с общей эмиттерной цепью входного дифференциального каскада 1, первый 7 выходной транзистор, база которого соединена со вторым 3 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, коллектор подключен к шине второго 8 источника питания, а эмиттер связан с первым 9 вспомогательным выходом устройства и через первый 10 токостабилизирующий двухполюсник соединен с первой 6 шиной источника питания, второй 11 выходной транзистор, база которого соединена с первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, коллектор подключен к шине второго 8 источника питания, а эмиттер связан со вторым 12 вспомогательным выходом устройства и через второй 13 токостабилизирующий двухполюсник соединен с первой 6 шиной источника питания, третий 14 и четвертый 15 выходные транзисторы, эмиттеры которых соединены со второй 8 шиной источника питания, базы связаны друг с другом, коллектор третьего 14 выходного транзистора подключен к базе второго 11 выходного транзистора, коллектор четвертого 15 выходного транзистора подключен к базе первого 7 выходного транзистора.The closest prototype (figure 1) of the claimed device is a differential amplifier, presented in the article Budyakova A.S., Prokopenko N.N., Manzhuly V.G. Analysis of the frequency characteristics of the input circuits of the input stages of the microwave operational amplifiers for the complex functional blocks of radiation-resistant equipment of the new generation // in the journal "Scientific and Technical Journal of St. Petersburg State Polytechnical University. Informatics, Telecommunications. Control". - No. 3 (101) / 2010. - p.210, Fig. 4 and containing the input differential stage 1 with the first 2 and second 3 current outputs, the first 4 and second 5 inputs, the first 6 power supply bus connected to the common emitter circuit of the input differential stage 1, the first 7 output transistor , the base of which is connected to the second 3 current output of the input differential stage 1, the collector is connected to the bus of the second 8 power source, and the emitter is connected to the first 9 auxiliary output of the device and through the first 10 current-stabilizing two-terminal connected to the first 6 bus the power source, the second 11 output transistor, the base of which is connected to the first 2 current output of the input differential stage 1, the collector is connected to the bus of the second 8 power supply, and the emitter is connected to the second 12 auxiliary output of the device and through the second 13 current-stabilizing two-terminal connected to the first 6 bus power supply, the third 14 and fourth 15 output transistors, the emitters of which are connected to the second 8 bus of the power source, the bases are connected to each other, the collector of the third 14 output transistor is connected to the base of the second 11 output transistor, the collector of the fourth 15 output transistor is connected to the base of the first 7 output transistor.

Существенный недостаток известного ДУ состоит в том, что он имеет нестабильный уровень выходного синфазного напряжения, зависящий от параметров входного дифференциального каскада 1 и напряжений источников питания. Это значительно затрудняет его согласование с последующими функциональными узлами СФ-блоков систем на кристалле A/d и D/a классов.A significant drawback of the known remote control is that it has an unstable output common-mode voltage level, depending on the parameters of the input differential stage 1 and the voltage of the power sources. This greatly complicates its coordination with the subsequent functional units of the SF blocks of systems on the A / d and D / a class crystals.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в создании условий, при которых выходное статическое синфазное напряжение ДУ будет иметь высокую стабильность и нулевое значение.The main objective of the invention is to create conditions under which the output static common-mode voltage of the remote control will have high stability and zero value.

Поставленная задача решается тем, что в дифференциальном операционном усилителе с парафазным выходом фиг.1, содержащем входной дифференциальный каскад 1 с первым 2 и вторым 3 токовыми выходами, первым 4 и вторым 5 входами, первой 6 шиной источника питания, связанной с общей эмиттерной цепью входного дифференциального каскада 1, первый 7 выходной транзистор, база которого соединена со вторым 3 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, коллектор подключен к шине второго 8 источника питания, а эмиттер связан с первым 9 вспомогательным выходом устройства и через первый 10 токостабилизирующий двухполюсник соединен с первой 6 шиной источника питания, второй 11 выходной транзистор, база которого соединена с первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, коллектор подключен к шине второго 8 источника питания, а эмиттер связан со вторым 12 вспомогательным выходом устройства и через второй 13 токостабилизирующий двухполюсник соединен с первой 6 шиной источника питания, третий 14 и четвертый 15 выходные транзисторы, эмиттеры которых соединены со второй 8 шиной источника питания, базы связаны друг с другом, коллектор третьего 14 выходного транзистора подключен к базе второго 11 выходного транзистора, коллектор четвертого 15 выходного транзистора подключен к базе первого 7 выходного транзистора, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введены первый 16, второй 17 и третий 18 дополнительные транзисторы, эмиттеры которых соединены друг с другом и через третий 19 токостабилизирующий двухполюсник связаны с первой 6 шиной источника питания, коллекторы первого 16 и второго 17 дополнительных транзисторов объединены и связаны с базами третьего 14 и четвертого 15 выходных транзисторов, база первого 16 дополнительного транзистора соединена с первым 4 входом устройства, база второго 17 дополнительного транзистора соединена со вторым 5 входом устройства, коллектор третьего 18 дополнительного транзистора связан со второй 8 шиной источника питания, причем первый 9 вспомогательный выход устройства соединен с базой третьего 18 дополнительного транзистора через первый 20 резистор обратной связи, а второй 12 вспомогательный выход устройства соединен с базой третьего 18 дополнительного транзистора через второй 21 резистор обратной связи.The problem is solved in that in a differential operational amplifier with a paraphase output of Fig. 1, containing an input differential stage 1 with a first 2 and a second 3 current outputs, a first 4 and a second 5 inputs, a first 6 bus of a power source connected to a common emitter circuit of the input differential stage 1, the first 7 output transistor, the base of which is connected to the second 3 current output of the input differential stage 1, the collector is connected to the bus of the second 8 power supply, and the emitter is connected to the first 9 auxiliary the output of the device and through the first 10 the current-stabilizing two-terminal is connected to the first 6 bus of the power source, the second 11 output transistor, the base of which is connected to the first 2 current output of the input differential stage 1, the collector is connected to the bus of the second 8 power supply, and the emitter is connected to the second 12 auxiliary the output of the device and through the second 13 current-stabilizing two-pole connected to the first 6 bus power source, the third 14 and fourth 15 output transistors, the emitters of which are connected to the second 8 bus source power supply, the bases are connected to each other, the collector of the third 14 output transistor is connected to the base of the second 11 output transistor, the collector of the fourth 15 output transistor is connected to the base of the first 7 output transistor, new elements and communications are provided - the first 16, second 17 and third 18 additional transistors, the emitters of which are connected to each other and through the third 19 current-stabilizing bipolar connected to the first 6 bus power supply, the collectors of the first 16 and second 17 additional transistors inen and connected with the bases of the third 14 and fourth 15 output transistors, the base of the first 16 additional transistor is connected to the first 4 input of the device, the base of the second 17 additional transistor is connected to the second 5 input of the device, the collector of the third 18 additional transistor is connected to the second 8 bus of the power source, moreover, the first 9 auxiliary output of the device is connected to the base of the third 18 additional transistor through the first 20 feedback resistor, and the second 12 auxiliary output of the device is connected to the base t Third 18 of the additional transistor through the second 21 feedback resistor.

На фиг.1 показана схема ДУ-прототипа.In Fig.1 shows a diagram of the remote control prototype.

На фиг.2 показана схема заявляемого устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения.Figure 2 shows a diagram of the inventive device in accordance with claim 1 of the claims.

На фиг.3 показана схема ДУ по п.2 и п.3 формулы изобретения.Figure 3 shows the scheme of the remote control according to claim 2 and claim 3 of the claims.

На фиг.4 приведена схема заявляемого ДУ фиг.3 в среде компьютерного моделирования Cadance на моделях SiGe интегральных транзисторов.In Fig.4 shows a diagram of the claimed remote control of Fig.3 in a computer simulation environment Cadance on SiGe models of integrated transistors.

Графики фиг.5 показывают зависимость постоянной составляющей выходного синфазного статического напряжения ДУ фиг.4 от тока третьего 19 токостабилизирующего двухполюсника (I19=Ivar) при сопротивлениях резисторов обратной связи 20 и 21 R20=R21=1 кОм.The graphs of Fig. 5 show the dependence of the constant component of the output common-mode static voltage of the remote control of Fig. 4 on the current of the third 19 current-stabilizing two-terminal network (I 19 = I var ) with the resistance of the feedback resistors 20 and 21 R 20 = R 21 = 1 kOhm.

На фиг.6 представлена временная зависимость выходных синусоидальных напряжений ДУ фиг.4.Figure 6 presents the time dependence of the output sinusoidal voltages of the remote control of figure 4.

На фиг.7 приведена зависимость коэффициента усиления по напряжению ДУ фиг.4 от частоты.In Fig.7 shows the dependence of the gain on the voltage of the remote control of Fig.4 from frequency.

Фиг.8 показывает зависимость постоянной составляющей выходного синфазного статического напряжения ДУ фиг.4 от тока третьего 19 токостабилизирующего двухполюсника (I19=Ivar) при сопротивлениях резисторов обратной связи 20 и 21 R20=R21=10 кОм.Fig. 8 shows the dependence of the constant component of the output common-mode static voltage of the remote control of Fig. 4 on the current of the third 19 current-stabilizing two-terminal network (I 19 = I var ) at the resistance of the feedback resistors 20 and 21 R 20 = R 21 = 10 kOhm.

На фиг.9 приведена схема драйвера дифференциальной линии связи на основе заявляемого ДУ фиг.4 в среде компьютерного моделирования Cadance на моделях SiGe интегральных транзисторов.In Fig.9 shows a diagram of the driver of a differential communication line based on the claimed remote control of Fig.4 in a computer simulation environment Cadance on SiGe models of integrated transistors.

На фиг.10 представлена зависимость коэффициента усиления по напряжению драйвера фиг.9 от частоты без емкости коррекции.Figure 10 shows the dependence of the gain on the voltage of the driver of figure 9 on the frequency without correction capacity.

На фиг.11 показана временная зависимость выходных синусоидальных напряжений драйвера фиг.9.Figure 11 shows the time dependence of the output sinusoidal voltage of the driver of Fig.9.

На фиг.12 представлена зависимость коэффициента усиления по напряжению драйвера фиг.9 от частоты с емкостью коррекции Ccorr=500 fF между базами транзисторов Q10 и Q11 при неравномерности амлитудно-частотной характеристики менее 1дБ.On Fig presents the dependence of the gain on the voltage of the driver of Fig.9 on the frequency with the correction capacitance C corr = 500 fF between the bases of transistors Q 10 and Q 11 with uneven amplitude-frequency characteristics of less than 1 dB.

Дифференциальный операционный усилитель с парафазным выходом фиг.2 содержит входной дифференциальный каскад 1 с первым 2 и вторым 3 токовыми выходами, первым 4 и вторым 5 входами, первой 6 шиной источника питания, связанной с общей эмиттерной цепью входного дифференциального каскада 1, первый 7 выходной транзистор, база которого соединена со вторым 3 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, коллектор подключен к шине второго 8 источника питания, а эмиттер связан с первым 9 вспомогательным выходом устройства и через первый 10 токостабилизирующий двухполюсник соединен с первой 6 шиной источника питания, второй 11 выходной транзистор, база которого соединена с первым 2 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, коллектор подключен к шине второго 8 источника питания, а эмиттер связан со вторым 12 вспомогательным выходом устройства и через второй 13 токостабилизирующий двухполюсник соединен с первой 6 шиной источника питания, третий 14 и четвертый 15 выходные транзисторы, эмиттеры которых соединены со второй 8 шиной источника питания, базы связаны друг с другом, коллектор третьего 14 выходного транзистора подключен к базе второго 11 выходного транзистора, коллектор четвертого 15 выходного транзистора подключен к базе первого 7 выходного транзистора. В схему введены первый 16, второй 17 и третий 18 дополнительные транзисторы, эмиттеры которых соединены друг с другом и через третий 19 токостабилизирующий двухполюсник связаны с первой 6 шиной источника питания, коллекторы первого 16 и второго 17 дополнительных транзисторов объединены и связаны с базами третьего 14 и четвертого 15 выходных транзисторов, база первого 16 дополнительного транзистора соединена с первым 4 входом устройства, база второго 17 дополнительного транзистора соединена со вторым 5 входом устройства, коллектор третьего 18 дополнительного транзистора связан со второй 8 шиной источника питания, причем первый 9 вспомогательный выход устройства соединен с базой третьего 18 дополнительного транзистора через первый 20 резистор обратной связи, а второй 12 вспомогательный выход устройства соединен с базой третьего 18 дополнительного транзистора через второй 21 резистор обратной связи. В частном случае входной дифференциальный каскад 1 реализован на транзисторах 22 и 23 и источнике тока 24.The differential operational amplifier with a paraphase output of FIG. 2 contains an input differential stage 1 with a first 2 and a second 3 current outputs, a first 4 and a second 5 inputs, a first 6 power supply bus connected to a common emitter circuit of the input differential stage 1, and a first 7 output transistor , the base of which is connected to the second 3 current output of the input differential stage 1, the collector is connected to the bus of the second 8 power supply, and the emitter is connected to the first 9 auxiliary output of the device and through the first 10 current an abiliating two-terminal device is connected to the first 6 bus of the power source, the second 11 output transistor, the base of which is connected to the first 2 current output of the input differential stage 1, the collector is connected to the bus of the second 8 power supply, and the emitter is connected to the second 12 auxiliary output of the device and through the second 13 a current-stabilizing two-terminal device is connected to the first 6 bus of the power source, the third 14 and fourth 15 output transistors, the emitters of which are connected to the second 8 bus of the power source, the bases are connected to each other, the collector of the third 14 output transistor is connected to the base of the second 11 output transistor, the collector of the fourth 15 output transistor is connected to the base of the first 7 output transistor. The first 16, second 17 and third 18 additional transistors are introduced into the circuit, the emitters of which are connected to each other and through the third 19 are the current-stabilizing two-terminal devices connected to the first 6 bus of the power supply, the collectors of the first 16 and second 17 additional transistors are combined and connected to the bases of the third 14 and fourth 15 output transistors, the base of the first 16 additional transistor is connected to the first 4 input of the device, the base of the second 17 additional transistor is connected to the second 5 input of the device, the collector of the third 18 additional itelnogo transistor associated with the second eight power source bus, the first 9 auxiliary output device connected to the base of the third 18 additional transistor through a first 20, a feedback resistor, and the second 12 auxiliary output device connected to the base of the third 18 additional transistor through a second 21, a feedback resistor. In a particular case, the input differential stage 1 is implemented on transistors 22 and 23 and a current source 24.

В качестве первого 10, второго 13 и третьего 19 токостабилизирующих двухполюсников авторы рекомендуют использовать классические источники опорного тока на транзисторах или сравнительно высокоомные резисторы.As the first 10, second 13, and third 19 current-stabilizing two-terminal devices, the authors recommend using classical sources of reference current on transistors or relatively high-resistance resistors.

На фиг.3 в соответствии с п.2 формулы изобретения первый 9 вспомогательный выход устройства связан с базой третьего 18 дополнительного транзистора через последовательно соединенные первый 25 дополнительный буферный усилитель и первый 20 резистор обратной связи, а второй 12 вспомогательный выход устройства связан с базой третьего 18 дополнительного транзистора через последовательно соединенные второй 26 дополнительный буферный усилитель и второй 21 резистор обратной связи.In Fig. 3, in accordance with claim 2, the first 9 auxiliary output of the device is connected to the base of the third 18 additional transistor through the first 25 additional buffer amplifier and the first 20 feedback resistor connected in series, and the second 12 auxiliary output of the device is connected to the base of the third 18 additional transistor through series-connected second 26 additional buffer amplifier and second 21 feedback resistor.

В качестве дополнительных буферных усилителей 25 и 26 авторы рекомендуют применение различных классических эмиттерных повторителей, в том числе на основе так называемых «бриллиантовых» транзисторов. Кроме этого на фиг.3 в соответствии с п.3 формулы изобретения между объединенными эмиттерами и объединенными базами третьего 14 и четвертого 15 выходных транзисторов включен дополнительный p-n переход 27.As additional buffer amplifiers 25 and 26, the authors recommend the use of various classic emitter repeaters, including those based on so-called “diamond” transistors. In addition, in FIG. 3, in accordance with claim 3 of the claims, an additional pn junction 27 is included between the combined emitters and the combined bases of the third 14 and fourth 15 output transistors.

Рассмотрим работу ДУ фиг.3.Consider the operation of the remote control of Fig.3.

Статический режим по току транзисторов предлагаемого ДУ устанавливается токостабилизирующими двухполюсниками 19, 24, 10, и 13. Причем коллекторные и эмиттерные токи транзисторов схемы:The static current mode of the transistors of the proposed remote control is set by the current-stabilizing two-terminal networks 19, 24, 10, and 13. Moreover, the collector and emitter currents of the transistors of the circuit:

Figure 00000001
Figure 00000001

где I0 - заданное значение опорного тока, например, 1 мА.where I 0 is the set value of the reference current, for example, 1 mA.

Статические напряжения U9 на выходе Вых.*1 и U

Figure 00000002
на Вых.2 ДУ при нулевом входном сигнале (uвх=0) можно найти из уравнения:Static voltages U 9 at the output Output. * 1 and U
Figure 00000002
at Output 2, the remote control with a zero input signal (u in = 0) can be found from the equation:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где Uэб.18=Uэб.l6=Uэб.l7 - напряжение «эмиттер-база» транзисторов 18, 16 и 17 при одинаковых токах эмиттера Iэi=0.5I0;where U eb . 18 = U eb.l6 = U eb.l7 - voltage "emitter-base" of transistors 18, 16 and 17 at the same emitter currents I ei = 0.5I 0 ;

Iб.18 - ток баз третьего дополнительного транзистора 18 в резисторе обратной связи 20 (21).I b. 18 - base current of the third additional transistor 18 in the feedback resistor 20 (21).

Таким образом, при типовых значениях токов базы транзистора 18, а также при R20=R21=500÷1000 Ом выходное синфазное напряжение ДУ фиг.3 практически равно нулю в широком диапазоне температурных и радиационных воздействий, а также изменений напряжений питания. Это весьма существенно для согласования заявляемого ДУ с последующими функциональными узлами радиоэлектронной аппаратуры.Thus, at typical values of the base currents of the transistor 18, as well as at R 20 = R 21 = 500 ÷ 1000 Ohms, the in-phase output voltage of the remote control of Fig. 3 is practically zero in a wide range of temperature and radiation influences, as well as changes in supply voltages. This is very important for the coordination of the claimed remote control with subsequent functional units of electronic equipment.

Графики фиг.6 показывают, что в схемах ДУ фиг.4 диапазон изменения uвых при низковольтном питании (±2 В) лежит в пределах ±1 В. При этом коэффициент усиления по напряжению ДУ более 50 дБ (фиг.7).The graphs of Fig. 6 show that in the remote control circuits of Fig. 4, the range of variation of u out at low-voltage power supply (± 2 V) lies within ± 1 V. Moreover, the gain in voltage of the remote control is more than 50 dB (Fig. 7).

В схеме фиг.3, которая отличается от схемы фиг.2 наличием дополнительных буферных усилителей 25 и 26, значительно снижаются требования к величине сопротивлений резисторов обратной связи 21 и 22, что позволяет получить на выходах Вых.*1 и Вых.*2 нулевые уровни статических напряжений U

Figure 00000005
независимо от статических параметров дополнительных буферных усилителей 25 и 26. Однако в схеме фиг.3, соответствующей П.2 формулы изобретения, в низкоомной нагрузке, включенной между выходами Вых.*1 и Вых.*2, могут быть получены значительно большие мощности, которые определяются свойствами буферных усилителей 25 и 26. Кроме этого в архитектуре рис.3 при повышенных напряжениях питания максимальные амплитуды выходных напряжений положительной U
Figure 00000006
и отрицательной U
Figure 00000007
полярностей близки к сумме напряжений первого 6 Е
Figure 00000008
и второго Е
Figure 00000009
8 источников питания:In the circuit of FIG. 3, which differs from the circuit of FIG. 2 by the presence of additional buffer amplifiers 25 and 26, the requirements for the resistance values of the feedback resistors 21 and 22 are significantly reduced, which makes it possible to obtain Outputs at the outputs. * 1 and Exit. * 2 zero static voltage levels U
Figure 00000005
regardless of the static parameters of additional buffer amplifiers 25 and 26. However, in the circuit of figure 3, corresponding to claim 2 of the claims, in the low-impedance load connected between the outputs of the outputs. * 1 and Exit. * 2 , significantly higher powers can be obtained, which are determined by the properties of buffer amplifiers 25 and 26. In addition, in the architecture of Fig. 3, at increased supply voltages, the maximum amplitudes of the output voltages are positive U
Figure 00000006
and negative U
Figure 00000007
polarities are close to the sum of the voltages of the first 6 E
Figure 00000008
and second E
Figure 00000009
8 power supplies:

Figure 00000010
Figure 00000010

Результаты компьютерного моделирования фиг.11, фиг.12 схемы фиг.9 показывают, что на основе предлагаемого ДУ реализуются широкополосные драйвера дифференциальных линий связи гигагерцевого диапазона.The results of computer simulation of Fig. 11, Fig. 12 of the diagram of Fig. 9 show that, based on the proposed remote control, broadband drivers of differential communication lines of the GHz range are implemented.

Таким образом, заявляемый дифференциальный операционный усилитель имеет нулевой уровень выходного синфазного напряжения. Это весьма существенно для его согласования с последующими функциональными узлами различных систем на кристалле, а также для получения более широкого диапазона изменения выходных противофазных напряжений.Thus, the claimed differential operational amplifier has a zero level of output common-mode voltage. This is very important for its coordination with the subsequent functional units of various systems on the chip, as well as for obtaining a wider range of output antiphase voltages.

Источники информацииInformation sources

1. Будяков А.С., Прокопенко Н.Н., Манжула В.Г. Анализ частотных характеристик подсхем входных каскадов СВЧ операционных усилителей для сложных функциональных блоков радиационностойкой аппаратуры нового поколения [Текст] / А.С.Будяков, Н.Н.Прокопенко, В.Г.Манжула // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика, Телекоммуникации. Управление. - №3 (101) / 2010. - С.210, рис.4.1. Budyakov A.S., Prokopenko N.N., Manzhula V.G. Analysis of the frequency characteristics of subcircuits of input stages of microwave operational amplifiers for complex functional blocks of radiation-resistant equipment of a new generation [Text] / A.S. Budyakov, N.N. Prokopenko, V.G. Manzhula // Scientific and Technical Journal of St. Petersburg State Polytechnical University. Informatics, Telecommunications. Control. - No. 3 (101) / 2010. - P.210, Fig. 4.

2. СВЧ операционные усилители ОА-1 - ОА-3 на основе техпроцесса SG25H2 и их практическое применение в системах связи и телекоммуникаций: учебно-методическое пособие / А.Будяков, K.Schmalz, Н.Прокопенко, C.Scheytt, Р.Островский. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2010. - С.23, рис.2.11.2. Microwave operational amplifiers OA-1 - OA-3 based on the SG25H2 process technology and their practical application in communication systems: a training manual / A. Budyakov, K.Schmalz, N. Prokopenko, C.Scheytt, R. Ostrovsky . - Mines: Publishing house of SRUES, 2010. - P.23, Fig. 2.11.

3. Будяков А.С. Микросхема низковольтного операционного усилителя ОА-3, 0_T214_bench_www с повышенным ослаблением синфазного сигнала в диапазоне высоких частот и ее практическое применение в устройствах автоматики и телекоммуникации [Текст] / А.С.Будяков, Н.Н.Прокопенко, С.В.Крюков // Проблемы современной аналоговой микросхемотехники: VII международный научно-практический семинар. В 2 ч., Ч.1 / гл. ред. Н.Н.Прокопенко; редкол.: В.Г.Немудров [и др.]. - Шахты: ГОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2009. - С.17-22, рис.1.3. Budyakov A.S. Microcircuit of the low-voltage operational amplifier OA-3, 0_T214_bench_www with increased attenuation of the common-mode signal in the high frequency range and its practical application in automation and telecommunication devices [Text] / AS Budyakov, NN Prokopenko, SV Kryukov // Problems of modern analog microcircuitry: VII international scientific and practical seminar. In 2 hours, part 1 / ch. ed. N.N. Prokopenko; Editorial: V.G. Nemudrov [et al.]. - Mines: GOU VPO "YURGUES", 2009. - P.17-22, Fig. 1.

4. Схемотехника СВЧ операционных усилителей для аналоговых интерфейсов с глубокой обратной связью [Текст] / А.С.Будяков, Н.Н.Прокопенко, К.Schmalz, С.Scheytt, P.Ostrovskyy // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем - 2008. Сборник научных трудов III Всероссийской научно-технической конференции / под общ. ред. Академика РАН А.Л.Стемпковского. - М.: Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН, 2008. - С.301-306, рис.6, рис.7.4. Circuit design of microwave operational amplifiers for analog interfaces with deep feedback [Text] / A.S. Budyakov, N.N. Prokopenko, K.Schmalz, C.Scheytt, P.Ostrovskyy // Problems of developing promising micro- and nanoelectronic systems - 2008. Collection of scientific papers of the III All-Russian scientific and technical conference / under the total. ed. Academician of the Russian Academy of Sciences A.L. Stempkovsky. - M .: Institute of Design Problems in Microelectronics RAS, 2008. - P.301-306, Fig. 6, Fig. 7.

5. Патент США №4.007.427.5. US patent No. 4.007.427.

6. Патент США №4.101.842, fig.1.6. US patent No. 4.101.842, fig.1.

7. Патент SU 414704.7. Patent SU 414704.

8. Патент США 5.610.547, fig.33.8. U.S. Patent 5,610,547, fig. 33.

Claims (3)

1. Дифференциальный операционный усилитель с парафазным выходом, содержащий входной дифференциальный каскад (1) с первым (2) и вторым (3) токовыми выходами, первым (4) и вторым (5) входами, первой (6) шиной источника питания, связанной с общей эмиттерной цепью входного дифференциального каскада (1), первый (7) выходной транзистор, база которого соединена со вторым (3) токовым выходом входного дифференциального каскада (1), коллектор подключен к шине второго (8) источника питания, а эмиттер связан с первым (9) вспомогательным выходом устройства и через первый (10) токостабилизирующий двухполюсник соединен с первой (6) шиной источника питания, второй (11) выходной транзистор, база которого соединена с первым (2) токовым выходом входного дифференциального каскада (1), коллектор подключен к шине второго (8) источника питания, а эмиттер связан со вторым (12) вспомогательным выходом устройства и через второй (13) токостабилизирующий двухполюсник соединен с первой (6) шиной источника питания, третий (14) и четвертый (15) выходные транзисторы, эмиттеры которых соединены со второй (8) шиной источника питания, базы связаны друг с другом, коллектор третьего (14) выходного транзистора подключен к базе второго (11) выходного транзистора, коллектор четвертого (15) выходного транзистора подключен к базе первого (7) выходного транзистора, отличающийся тем, что в схему введены первый (16), второй (17) и третий (18) дополнительные транзисторы, эмиттеры которых соединены друг с другом и через третий (19) токостабилизирующий двухполюсник связаны с первой (6) шиной источника питания, коллекторы первого (16) и второго (17) дополнительных транзисторов объединены и связаны с базами третьего (14) и четвертого (15) выходных транзисторов, база первого (16) дополнительного транзистора соединена с первым (4) входом устройства, база второго (17) дополнительного транзистора соединена со вторым (5) входом устройства, коллектор третьего (18) дополнительного транзистора связан со второй (8) шиной источника питания, причем первый (9) вспомогательный выход устройства соединен с базой третьего (18) дополнительного транзистора через первый (20) резистор обратной связи, а второй (12) вспомогательный выход устройства соединен с базой третьего (18) дополнительного транзистора через второй (21) резистор обратной связи.1. A differential operational amplifier with a paraphase output, comprising an input differential stage (1) with first (2) and second (3) current outputs, first (4) and second (5) inputs, the first (6) power supply bus connected to the common emitter circuit of the input differential stage (1), the first (7) output transistor, the base of which is connected to the second (3) current output of the input differential stage (1), the collector is connected to the bus of the second (8) power source, and the emitter is connected to the first (9) the auxiliary output of the device and through the high (10) current-stabilizing two-terminal is connected to the first (6) bus of the power source, the second (11) output transistor, the base of which is connected to the first (2) current output of the input differential stage (1), the collector is connected to the bus of the second (8) power source and the emitter is connected to the second (12) auxiliary output of the device and through the second (13) current-stabilizing two-terminal device is connected to the first (6) bus of the power source, the third (14) and fourth (15) output transistors, the emitters of which are connected to the second (8) bus power supply base connected to each other, the collector of the third (14) output transistor is connected to the base of the second (11) output transistor, the collector of the fourth (15) output transistor is connected to the base of the first (7) output transistor, characterized in that the first (16) is introduced into the circuit , the second (17) and third (18) additional transistors, the emitters of which are connected to each other and connected through the third (19) current-stabilizing two-terminal to the first (6) bus of the power supply, the collectors of the first (16) and second (17) additional transistors are combined and related to bases the third (14) and fourth (15) output transistors, the base of the first (16) additional transistor is connected to the first (4) input of the device, the base of the second (17) additional transistor is connected to the second (5) input of the device, the collector of the third (18) additional transistor is connected to the second (8) bus of the power source, and the first (9) auxiliary output of the device is connected to the base of the third (18) additional transistor through the first (20) feedback resistor, and the second (12) auxiliary output of the device is connected to the base of the third ( 18) an additional transistor through a second (21) feedback resistor. 2. Дифференциальный операционный усилитель с парафазным выходом по п.1, отличающийся тем, что первый (9) вспомогательный выход устройства связан с базой третьего (18) дополнительного транзистора через последовательно соединенные первый (25) дополнительный буферный усилитель и первый (20) резистор обратной связи, а второй (12) вспомогательный выход устройства связан с базой третьего (18) дополнительного транзистора через последовательно соединенные второй (26) дополнительный буферный усилитель и второй (21) резистор обратной связи.2. The differential operational amplifier with a paraphase output according to claim 1, characterized in that the first (9) auxiliary output of the device is connected to the base of the third (18) additional transistor through the first (25) additional buffer amplifier and the first (20) feedback resistor communication, and the second (12) auxiliary output of the device is connected to the base of the third (18) additional transistor through the second (26) additional buffer amplifier and the second (21) feedback resistor connected in series. 3. Дифференциальный операционный усилитель с парафазным выходом по п.1, отличающийся тем, что между объединенными эмиттерами и объединенными базами третьего (14) и четвертого (15) выходных транзисторов включен дополнительный р-n переход (27). 3. The differential operational amplifier with a paraphase output according to claim 1, characterized in that between the combined emitters and the combined bases of the third (14) and fourth (15) output transistors, an additional pn junction (27) is included.
RU2010146242/08A 2010-11-12 2010-11-12 Differential operational amplifier with paraphase output RU2436226C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010146242/08A RU2436226C1 (en) 2010-11-12 2010-11-12 Differential operational amplifier with paraphase output

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010146242/08A RU2436226C1 (en) 2010-11-12 2010-11-12 Differential operational amplifier with paraphase output

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2436226C1 true RU2436226C1 (en) 2011-12-10

Family

ID=45405769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010146242/08A RU2436226C1 (en) 2010-11-12 2010-11-12 Differential operational amplifier with paraphase output

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2436226C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724921C1 (en) * 2020-02-06 2020-06-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Operational amplifier with a paraphase output for active rc-filters operating under conditions of neutron flux and low temperatures

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724921C1 (en) * 2020-02-06 2020-06-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Operational amplifier with a paraphase output for active rc-filters operating under conditions of neutron flux and low temperatures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2419197C1 (en) Differential amplifier with increased amplification factor as to voltage
RU2364020C1 (en) Differential amplifier with negative in-phase signal feedback
RU2346382C1 (en) Differential amplifier with paraphase output
RU2421887C1 (en) Differential amplifier with paraphase output
RU2436226C1 (en) Differential operational amplifier with paraphase output
RU2390916C1 (en) Precision operational amplifier
RU2413355C1 (en) Differential amplifier with paraphase output
RU2346388C1 (en) Differential amplifier
RU2439778C1 (en) Differential operational amplifier with paraphase output
RU2475941C1 (en) Differential amplifier with complementary input cascade
RU2441316C1 (en) Differential amplifier with low supply voltage
RU2432667C1 (en) Differential operational amplifier with low supply voltage
RU2615066C1 (en) Operational amplifier
RU2452077C1 (en) Operational amplifier with paraphase output
RU2432666C1 (en) Differential operational amplifier with low supply voltage
RU2446555C2 (en) Differential operational amplifier
RU2402150C1 (en) Current mirror with load circuit in form of cascade at transistor with common emitter
RU2439780C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2321158C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2421893C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2319291C1 (en) Cascade differential amplifier
RU2383099C2 (en) Differential amplifier with low-resistance inputs
RU2435293C1 (en) Differential operational amplifier with paraphase output
RU2595926C1 (en) Bipolar-field operational amplifier
RU2439779C1 (en) Complementary cascode differential amplifier with paraphase output

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121113