RU2513489C2 - Multi-differential operational amplifier - Google Patents
Multi-differential operational amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513489C2 RU2513489C2 RU2012136531/08A RU2012136531A RU2513489C2 RU 2513489 C2 RU2513489 C2 RU 2513489C2 RU 2012136531/08 A RU2012136531/08 A RU 2012136531/08A RU 2012136531 A RU2012136531 A RU 2012136531A RU 2513489 C2 RU2513489 C2 RU 2513489C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- current
- voltage
- output
- differential voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления широкополосных сигналов, в структуре аналоговых интерфейсов, аналого-цифровых преобразователях, RC-фильтрах, инструментальных усилителях и т.п.The invention relates to the field of radio engineering and communication and can be used as a device for amplifying broadband signals, in the structure of analog interfaces, analog-to-digital converters, RC filters, instrumental amplifiers, etc.
Известны схемы так называемых мультидифференциальных операционных усилителей (МОУ), имеющих несколько входов и общую выходную подсхему - буферный каскад [1-8]. В связи с малым энергопореблением МОУ стали основой многих микроэлектронных устройств нового поколения [1-8].Known circuits of the so-called multidifferential operational amplifiers (MOU), having several inputs and a common output subcircuit - buffer cascade [1-8]. Due to the low energy consumption, the MOCs became the basis of many new generation microelectronic devices [1-8].
Ближайшим прототипом заявляемого устройства (фиг.1) является мультидифференциальный операционный усилитель, описанный в патенте US №4835488, fig.3. Он содержит первый 1 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток», первый 2 и второй 3 противофазные токовые выходы которого соединены с соответствующими первым 4 и вторым 5 противофазными токовыми выходами второго 6 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток», первый 7 двухполюсник нагрузки, включенный между первой 8 шиной источника питания и первым 2 токовым выходом первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток», соединенным с первым 9 выходом устройства, второй 10 двухполюсник нагрузки, второй 11 выход устройства, причем первый 1 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток» включает первый 12 и второй 13 входные транзисторы, базы которых соединены с первой группой 14, 15 соответствующих противофазных входов 14, 15 устройства, эмиттер первого 12 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через первый 17 источник опорного тока, эмиттер второго 13 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через второй 18 источник опорного тока, между эмиттерами первого 12 и второго 13 входных транзисторов включен первый 19 масштабирующий резистор, причем второй 6 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток» включает второй 10 двухполюсник нагрузки, включенный между первой 8 шиной источника питания и вторым 3 токовым выходом первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток», соединенным со вторым 5 токовым выходом второго 6 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» и вторым 11 выходом устройства, причем второй 6 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток» включает третий 20 и четвертый 21 входные транзисторы, базы которых соединены со второй группой (22, 23) противофазных входов 22, 23 устройства, эмиттер третьего 20 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через третий 24 источник опорного тока, эмиттер четвертого 21 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через четвертый 25 источник опорного тока, между эмиттерами третьего 20 и четвертого 21 входных транзисторов включен второй 26 масштабирующий резистор.The closest prototype of the claimed device (figure 1) is a multidifferential operational amplifier described in US patent No. 4835488, fig.3. It contains the first 1 input differential voltage-to-current converter, the first 2 and second 3 antiphase current outputs of which are connected to the corresponding first 4 and second 5 antiphase current outputs of the second 6 input differential voltage-current converter, the first 7 two-pole load connected between the first 8 bus of the power source and the first 2 current output of the first 1 input differential voltage-current converter connected to the first 9 output of the device, the second 10 two-terminal load ki, the second 11 output of the device, the first 1 input differential voltage-current converter including the first 12 and second 13 input transistors, the bases of which are connected to the first group 14, 15 of the corresponding antiphase inputs 14, 15 of the device, the emitter of the first 12 input transistor is connected with the second 16 bus of the power source through the first 17 source of reference current, the emitter of the second 13 input transistor is connected with the second 16 bus of the power source through the second 18 source of reference current, between the emitters of the first 12 and second 13 input t the first 19 scaling resistor is included in the resistors, the second 6 input voltage-current differential converter including a second 10 load two-pole connected between the first 8 bus of the power supply and the second 3 current output of the first 1 input differential voltage-current converter connected to the second 5 by the current output of the second 6 input differential voltage-current converter and the second 11 output of the device, and the second 6 input differential voltage-current converter includes there is a third 20 and a fourth 21 input transistors, the bases of which are connected to the second group (22, 23) of the antiphase inputs 22, 23 of the device, the emitter of the third 20 input transistor is connected to the second 16 bus of the power source through the third 24 reference current source, the emitter of the fourth 21 input the transistor is connected to the second 16 bus of the power source through the fourth 25 source of the reference current, between the emitters of the third 20 and fourth 21 input transistors included a second 26 scaling resistor.
Существенный недостаток известного ДУ фиг.1 состоит в том, что он имеет сравнительно невысокое ослабление входных синфазных сигналов, что отрицательно сказывается на точностных параметрах аналоговых интерфейсов на его основе.A significant drawback of the known DE of FIG. 1 is that it has a relatively low attenuation of the input common-mode signals, which negatively affects the accuracy parameters of the analog interfaces based on it.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в повышении коэффициента ослабления входных синфазных сигналов МОУ, а также расширении диапазона рабочих частот, снижении температурного дрейфа ЭДС смещения нуля, увеличении входных граничных напряжений.The main objective of the invention is to increase the attenuation coefficient of the input common-mode signals of the MOU, as well as expanding the range of operating frequencies, reducing the temperature drift of the EMF of a zero bias, and increasing the input boundary stresses.
Поставленная задача достигается тем, что в мультидифференциальном операционном усилителе фиг.1, содержащем первый 1 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток», первый 2 и второй 3 противофазные токовые выходы которого соединены с соответствующими первым 4 и вторым 5 противофазными токовыми выходами второго 6 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток», первый 7 двухполюсник нагрузки, включенный между первой 8 шиной источника питания и первым 2 токовым выходом первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток», соединенным с первым 9 выходом устройства, второй 10 двухполюсник нагрузки, второй 11 выход устройства, причем первый 1 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток» включает первый 12 и второй 13 входные транзисторы, базы которых соединены с первой группой 14, 15 соответствующих противофазных входов 14, 15 устройства, эмиттер первого 12 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через первый 17 источник опорного тока, эмиттер второго 13 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через второй 18 источник опорного тока, между эмиттерами первого 12 и второго 13 входных транзисторов включен первый 19 масштабирующий резистор, причем второй 6 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток» включает второй 10 двухполюсник нагрузки, включенный между первой 8 шиной источника питания и вторым 3 токовым выходом первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток», соединенным со вторым 5 токовым выходом второго 6 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» и вторым 11 выходом устройства, причем второй 6 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток» включает третий 20 и четвертый 21 входные транзисторы, базы которых соединены со второй группой (22, 23) противофазных входов 22, 23 устройства, эмиттер третьего 20 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через третий 24 источник опорного тока, эмиттер четвертого 21 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через четвертый 25 источник опорного тока, между эмиттерами третьего 20 и четвертого 21 входных транзисторов включен второй 26 масштабирующий резистор, предусмотрены новые элементы и связи первый 17 и второй 18 источники опорного тока выполнены в виде управляемых источников опорного тока с соответствующими управляющими входами 27 и 28, которые подключены к выходу каскада 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток», причем входы каскада 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» соединены с соответствующими первым 2 и вторым 3 противофазными токовыми выходами первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток».The problem is achieved in that in the multidifferential operational amplifier of figure 1, containing the first 1 input differential voltage-current converter, the first 2 and second 3 antiphase current outputs of which are connected to the corresponding first 4 and second 5 antiphase current outputs of the second 6 input differential voltage-current converter, the first 7 two-pole load connected between the first 8 bus of the power source and the first 2 current output of the first 1 differential input converter voltage-current "connected to the first 9 output of the device, the second 10 bipolar load, the second 11 output of the device, and the first 1 input differential voltage-current Converter includes the first 12 and second 13 input transistors, the bases of which are connected to the first group 14, 15 of the corresponding antiphase inputs 14, 15 of the device, the emitter of the first 12 input transistor is connected to the second 16 bus of the power source through the first 17 source of reference current, the emitter of the second 13 input transistor is connected to the second 16 bus of the source and power is supplied through the second 18 source of the reference current, between the emitters of the first 12 and second 13 input transistors, the first 19 scaling resistor is turned on, and the second 6 input differential voltage-current converter includes a second 10 two-pole load connected between the first 8 bus of the power source and the second 3 current output of the first 1 input differential voltage-current converter connected to the second 5 current output of the second 6 input differential voltage-current converter and second 11 output ohms of the device, the second 6 input differential voltage-current converter including the third 20 and fourth 21 input transistors, the bases of which are connected to the second group (22, 23) of the phase inputs 22, 23 of the device, the emitter of the third 20 input transistor is connected to the second 16 the power supply bus through the third 24th reference current source, the emitter of the fourth 21 input transistor is connected to the second 16th power supply bus through the fourth 25th reference current source, between the emitters of the third 20 and the fourth 21 input transistors a second 26 scaling resistor is provided, new elements and connections are provided, the first 17 and second 18 reference current sources are made in the form of controlled reference current sources with corresponding control inputs 27 and 28, which are connected to the output of the output common-mode voltage isolation stage 29 of the first 1 input differential converter voltage-current ", and the inputs of the cascade 29 for selecting the output common-mode voltage of the first 1 input differential voltage-current converter are connected to the corresponding the first 2 and second 3 antiphase current outputs of the first 1 "voltage-current" input differential converter.
Схема усилителя-прототипа представлена на фиг.1. На фиг.2 показан заявляемый МОУ в соответствии с пп.1-4 формулы изобретения.The amplifier circuit of the prototype is presented in figure 1. Figure 2 shows the claimed MOA in accordance with
На фиг.3 представлена принципиальная схема заявляемого устройства на КМОП транзисторах.Figure 3 presents a schematic diagram of the inventive device on CMOS transistors.
Схема исследованного авторами МОУ (фиг.2) в среде компьютерного моделирования Cadance Virtuoso на моделях SiGe транзисторов представлена на фиг.4.The circuit studied by the authors of the MOU (figure 2) in the computer simulation environment Cadance Virtuoso on models of SiGe transistors is presented in figure 4.
На фиг.5 приведена частотная зависимость коэффициента передачи синфазного напряжения МОУ фиг.4 при единичном дифференциальном коэффициенте усиления.Figure 5 shows the frequency dependence of the transfer coefficient of the common-mode voltage of the MOA of figure 4 at a unit differential gain.
На фиг.6 показаны графики для определения граничных напряжений входного синфазного сигнала МОУ фиг.4, в пределах которых обеспечивается высокий уровень ослабления входных синфазных напряжений.Figure 6 shows graphs for determining the boundary voltage of the input common-mode signal of the MOU of figure 4, within which a high level of attenuation of the input common-mode voltage is provided.
На фиг.7 представлена амплитудно-частотная характеристика МОУ (фиг.4), а на фиг.8 - его фазо-частотная характеристика.In Fig.7 presents the amplitude-frequency characteristic of the MOA (Fig.4), and Fig.8 - its phase-frequency characteristic.
На фиг.9 приведена амплитудно-частотная характеристика МОУ фиг.4 в режиме неинвертирующего повторителя напряжения.Figure 9 shows the amplitude-frequency characteristic of the MOA of figure 4 in the non-inverting voltage follower mode.
На фиг.10 показаны графики для определения максимальной скорости нарастания выходного напряжения МОУ фиг.4, а на фиг.11 - его амплитудная характеристика.Figure 10 shows graphs for determining the maximum slew rate of the output voltage of the MOA of figure 4, and figure 11 is its amplitude characteristic.
На фиг.12 приведена температурная зависимость ЭДС смещения МОУ (фиг.4).In Fig.12 shows the temperature dependence of the EMF bias MOW (Fig.4).
Мультидифференциальный операционный усилитель фиг.2 содержит первый 1 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток», первый 2 и второй 3 противофазные токовые выходы которого соединены с соответствующими первым 4 и вторым 5 противофазными токовыми выходами второго 6 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток», первый 7 двухполюсник нагрузки, включенный между первой 8 шиной источника питания и первым 2 токовым выходом первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток», соединенным с первым 9 выходом устройства, второй 10 двухполюсник нагрузки, второй 11 выход устройства, причем первый 1 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток» включает первый 12 и второй 13 входные транзисторы, базы которых соединены с первой группой 14, 15 соответствующих противофазных входов 14, 15 устройства, эмиттер первого 12 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через первый 17 источник опорного тока, эмиттер второго 13 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через второй 18 источник опорного тока, между эмиттерами первого 12 и второго 13 входных транзисторов включен первый 19 масштабирующий резистор, причем второй 6 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток» включает второй 10 двухполюсник нагрузки, включенный между первой 8 шиной источника питания и вторым 3 токовым выходом первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток», соединенным со вторым 5 токовым выходом второго 6 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» и вторым 11 выходом устройства, причем второй 6 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток» включает третий 20 и четвертый 21 входные транзисторы, базы которых соединены со второй группой (22, 23) противофазных входов 22, 23 устройства, эмиттер третьего 20 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через третий 24 источник опорного тока, эмиттер четвертого 21 входного транзистора связан со второй 16 шиной источника питания через четвертый 25 источник опорного тока, между эмиттерами третьего 20 и четвертого 21 входных транзисторов включен второй 26 масштабирующий резистор. Для достижения поставленной цели первый 17 и второй 18 источники опорного тока выполнены в виде управляемых источников опорного тока с соответствующими управляющими входами 27 и 28, которые подключены к выходу каскада 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток», причем входы каскада 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» соединены с соответствующими первым 2 и вторым 3 противофазными токовыми выходами первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток».The multi-differential operational amplifier of FIG. 2 comprises a first 1 input differential voltage-current converter, the first 2 and second 3 antiphase current outputs of which are connected to the corresponding first 4 and second 5 antiphase current outputs of the second 6 voltage-current input differential converter, the first 7 two-pole load connected between the first 8 bus power source and the first 2 current output of the first 1 input differential voltage-current Converter connected to the first 9 the output of the device, the second 10 bipolar load, the second 11 output of the device, and the first 1 input differential voltage-current converter includes the first 12 and second 13 input transistors, the bases of which are connected to the first group 14, 15 of the corresponding antiphase inputs 14, 15 of the device , the emitter of the first 12 input transistor is connected to the second 16 bus of the power source through the first 17 reference current source, the emitter of the second 13 input transistor is connected to the second 16 bus of the power source through the second 18 source of reference a, between the emitters of the first 12 and second 13 input transistors, the first 19 scaling resistor is turned on, and the second 6 input differential voltage-current converter includes a second 10 two-terminal load connected between the first 8 bus of the power source and the second 3 current output of the first 1 differential input a voltage-current converter connected to a second 5 current output of the second 6 input differential voltage-current converter and a second 11 output of the device, the second 6 input differential The voltage-current converter includes the third 20 and fourth 21 input transistors, the bases of which are connected to the second group (22, 23) of the device out-of-phase inputs 22, 23, the emitter of the third 20 input transistor is connected to the second 16 bus of the power source through the third 24 source reference current, the emitter of the fourth 21 input transistor is connected to the second 16 bus power supply through the fourth 25 source of the reference current, between the emitters of the third 20 and fourth 21 input transistors included a second 26 scaling resistor. To achieve this goal, the first 17 and second 18 sources of the reference current are made in the form of controlled sources of the reference current with the corresponding control inputs 27 and 28, which are connected to the output of the cascade 29 of the output output common-mode voltage of the first 1 input differential voltage-current converter, and the inputs a cascade 29 for isolating the output common-mode voltage of the first 1 input differential voltage-current converter is connected to the corresponding first 2 and second 3 antiphase current the outputs of the first 1 input differential voltage-current converter.
На фиг.2 в соответствии с п.2 формулы изобретения третий 24 и четвертый 25 источники опорного тока второго 6 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» выполнены в виде управляемых источников опорного тока с соответствующими управляющими входами 30 и 31, которые подключены к выходу каскада 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток».In Fig.2, in accordance with
Кроме того, на фиг.2 в соответствии с п.3 формулы изобретения в качестве первого 12, второго 13, третьего 20 и четвертого 21 входных транзисторов используются составные транзисторы в виде полевых транзисторов, истоки которых соответствуют эмиттерам, стоки - коллекторам, а затворы - базам биполярных транзисторов.In addition, in Fig. 2, in accordance with
На фиг.2 в соответствии с п.4 формулы изобретения выходы 11 и 9 устройства также связаны со входами дополнительного дифференциального буферного каскада 32.In figure 2, in accordance with
Рассмотрим работу мультидифференциального операционного усилителя (МОУ) фиг.2.Consider the operation of a multidifferential operational amplifier (MOU) of Fig.2.
Входные сигналы, содержащие синфазную и дифференциальную составляющие, подаются на базу первого 12 входного транзистора и базу второго 13 входного транзистора. При этом возникают приращения токов i12, i13, причем за счет использования первого 19 масштабирующего резистора, подключенного между выходами первого 17 и второго 18 источников опорного тока, происходит частичное вычитание синфазных и суммирование дифференциальных составляющих приращений токов i12, i13, вследствие чего на первом 7 и втором 10 двухполюсниках нагрузки возникают падения напряжений суммированных дифференциальных и оставшихся после частичного вычитания синфазных составляющих приращений токов i12, i13. Input signals containing in-phase and differential components are supplied to the base of the first 12 input transistor and the base of the second 13 input transistor. In this case, increments of the currents i 12 , i 13 occur, and due to the use of the first 19 scaling resistor connected between the outputs of the first 17 and second 18 sources of the reference current, the common-mode subtraction and summation of the differential components of the increments of the currents i 12 , i 13 occur, resulting in on the first 7 and second 10 two-terminal loads, voltage drops of the summed differential and residual current increments i 12 , i 13 remaining after partial subtraction of the common-mode components occur .
Наличие каскада 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» позволяет создать два контура отрицательной обратной связи:The presence of a cascade 29 for isolating the output common-mode voltage of the first 1 input differential voltage-current converter allows you to create two negative feedback loops:
1. Первый контур. «Первый 2 выход первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» - выход каскада 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» - управляющий вход 27 первого 17 опорного источника тока - выход первого 17 опорного источника тока - эмиттер первого 12 входного транзистора - коллектор первого 12 входного транзистора»;1. The first circuit. “The first 2 output of the first 1 input differential voltage-to-current converter” - the output of the cascade 29 for isolating the output common-mode voltage of the first 1 input differential converter “voltage-current” - the control input 27 of the first 17 reference current source - the output of the first 17 reference current source - emitter the first 12 input transistor is the collector of the first 12 input transistor ";
2. Второй контур. «Второй 3 выход первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» - выход каскада 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» - управляющий вход 28 второго 18 опорного источника тока - выход второго 18 опорного источника тока - эмиттер второго 13 входного транзистора - коллектор второго 13 входного транзистора».2. The second circuit. "The second 3 output of the first 1 input differential voltage-current converter - output of the cascade 29 of the output common-mode voltage output of the first 1 input differential voltage-current converter - control input 28 of the second 18 reference current source - output of the second 18 reference current source - emitter the second 13 input transistor is the collector of the second 13 input transistor. "
Эти контуры отрицательной обратной связи обеспечивают дополнительное подавление синфазных составляющих вследствие их суммирования на каскаде 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток».These negative feedback loops provide additional suppression of the common-mode components due to their summation on the cascade 29 for isolating the output common-mode voltage of the first 1 input differential voltage-current converter.
При этом указанные контуры не влияют на дифференциальные (противофазные) составляющие падений напряжений на первом 7 и втором 10 двухполюсниках нагрузок вследствие нулевого результата при их суммировании каскадом 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток».At the same time, these circuits do not affect the differential (antiphase) components of the voltage drops at the first 7 and second 10 two-terminal loads due to a zero result when they are summed by the cascade 29 for isolating the output common-mode voltage of the first 1 input differential voltage-current converter.
Аналогично описанному принципу функционирования первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» с первым 7 и вторым 10 двухполюсниками нагрузок и каскадом 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток» функционирует второй 6 входной дифференциальный преобразователь «напряжение-ток».Similarly to the described principle of operation of the first 1 input differential voltage-current converter with the first 7 and second 10 two-terminal loads and a cascade 29 for isolating the output common-mode voltage of the first 1 input differential voltage-current converter, the second 6 input differential voltage-current converter operates .
После этого происходит дополнительное усиление дифференциальных и ослабление синфазных составляющих напряжений на первом 7 и втором 10 двухполюсниках нагрузок с помощью дополнительного дифференциального буферного каскада 32, выход которого является выходом МОУ.After that, there is an additional amplification of the differential and attenuation of the common-mode components of the voltages at the first 7 and second 10 two-terminal loads using an additional differential buffer stage 32, the output of which is the output of the MOA.
Анализ схемы позволяет определить коэффициенты передачи по каждому из каналов МОУThe analysis of the scheme allows you to determine the transmission coefficients for each of the channels of the MOU
Здесь Sэi(jω) - эквивалентная крутизна i-го транзистораHere S ei (jω) is the equivalent slope of the i-th transistor
где Si - крутизна i-го транзистора, Rj - сопротивление j-гo масштабирующего резистора схемы, К - дифференциальный коэффициент усиления дополнительного дифференциального буферного каскада 32.where S i is the slope of the i-th transistor, R j is the resistance of the j-th scaling resistor of the circuit, K is the differential gain of the additional differential buffer stage 32.
При этом коэффициенты ослабления входного синфазного напряжения первого 1 и второго 6 входных дифференциальных преобразователей «напряжение-ток» соответственно определяются выражениямиThe attenuation coefficients of the input common-mode voltage of the first 1 and second 6 input differential voltage-current converters are respectively determined by the expressions
где Rij - выходное дифференциальное сопротивление j-гo транзистора или опорного источника тока (17, 18, 24, 25), Kc - коэффициент усиления по напряжению каскада 29 выделения выходного синфазного напряжения первого 1 входного дифференциального преобразователя «напряжение-ток».where R ij is the output differential resistance of the j-th transistor or the reference current source (17, 18, 24, 25), K c is the voltage gain of the cascade 29 for isolating the output common-mode voltage of the first 1 input differential voltage-current converter.
Если
Таким образом, в МОУ фиг.2 коэффициенты KОССН1, KОССН2 Thus, in the MOU of figure 2, the coefficients K OCHH1 , K OCHCH2
минимизируются глубиною вводимой в схему обратной связи (KC) без изменения дифференциальных коэффициентов передачи каналов (1) и (2). Особенностью настоящей схемы является жесткая корреляция коэффициентов усиления отдельных каналов преобразования входного дифференциального сигналаthey are minimized by the depth of feedback (K C ) introduced into the circuit without changing the differential transmission coefficients of the channels (1) and (2). A feature of this scheme is a strict correlation of the gain of individual channels of the conversion of the input differential signal
Поэтому использование этого МОУ в устройствах с обратной связьюTherefore, the use of this Mou in feedback devices
обеспечивает через R19 и R26 необходимую корреляцию и согласование локальных передаточных функций сложных электрических схем.provides through R 19 and R 26 the necessary correlation and coordination of local transfer functions of complex electrical circuits.
Как видно из (1), (2) увеличение ZH7, ZH10 и симметричность каналов позволяет уменьшить влияние разности граничных напряжений активных элементов схемы. В частности, дрейф нуля усилителя в разомкнутом состоянии МОУ определяется выражениемAs can be seen from (1), (2), an increase in Z H7 , Z H10 and the symmetry of the channels makes it possible to reduce the influence of the difference in the boundary stresses of the active elements of the circuit. In particular, the zero drift of the amplifier in the open state of the MOA is determined by the expression
где Uдр1 - дрейф нуля входного двухканального дифференциального каскада МОУ, K - дифференциальный коэффициент усиления дополнительного дифференциального буферного каскада 32.where U dr1 is the zero drift of the input two-channel differential stage of the MOU, K is the differential gain of the additional differential buffer stage 32.
Кроме этого граничные напряжения входных цепей МОУ, в пределах которых обеспечивается их линейный диапазон работы, увеличиваются за счет применения указанных масштабирующих резисторов (R19, R26). Это и приводит к увеличению скорости нарастания выходного напряжения МОУ, а также стабилизирует режимы работы входных транзисторов 12, 13, 20 и 21. Действительно, граничные напряжения первого 1 и второго 6 входных дифференциальных преобразователей «напряжение-ток» соответственно определяются следующими выражениямиIn addition, the boundary voltages of the input circuits of the MOU, within which their linear range of operation is provided, increase due to the use of these scaling resistors (R 19 , R 26 ). This leads to an increase in the slew rate of the output voltage of the MOU, and also stabilizes the operating modes of the
где I0=I17=I18=I24=I25 - статические токи источников опорного тока 17, 18, 24, 25.where I 0 = I 17 = I 18 = I 24 = I 25 are the static currents of the reference
Увеличение граничных напряжений (13) и (14) за счет резисторов R19 и R26 уменьшает влияние погрешности изготовления входных преобразователей транзисторов 12, 13; 20, 21 на токи эквивалентных нагрузок и, следовательно, дрейф нуля. Как видно из формулAn increase in the boundary stresses (13) and (14) due to the resistors R 19 and R 26 reduces the influence of the manufacturing error of the input converters of
где ΔU∗ - технологическая разность граничных напряжений входных преобразователей, это приводит к повышению стабильности режимов работы активных элементов входных цепей МОУ.where ΔU ∗ is the technological difference of the boundary stresses of the input converters, this leads to increased stability of the operating modes of the active elements of the input circuits of the MOU.
Результаты компьютерного моделирования МОУ, представленные на графиках фиг.5-12? подтверждают, что заявляемое устройство имеет более высокие значения коэффициента ослабления входных синфазных сигналов и характеризуется улучшенными значениями других параметров.The results of computer simulation of the MOU presented in the graphs of Figures 5-12? confirm that the inventive device has higher values of the attenuation coefficient of the input common-mode signals and is characterized by improved values of other parameters.
Предлагаемый МОУ может использоваться в структуре широкополосных интерфейсов, датчиковых и измерительных систем.The proposed MOU can be used in the structure of broadband interfaces, sensor and measurement systems.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST
1. Патент US 4835488, fig.3.1. Patent US 4835488, fig. 3.
2. Патентная заявка US 2008/0064359, fig.4.2. Patent application US 2008/0064359, fig. 4.
3. Патент US 7205799, fig.4.3. Patent US 7205799, fig. 4.
4. Патентная заявка WO 2007/022705.4. Patent application WO 2007/022705.
5. Патент US 7271647.5. Patent US 7271647.
6. Патент ФРГ 2146418.6. The patent of Germany 2146418.
7. Патентная заявка US 2003/0084377.7. Patent application US 2003/0084377.
8. Патент US 5045804, fig.2.8. Patent US 5045804, fig. 2.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012136531/08A RU2513489C2 (en) | 2012-08-24 | 2012-08-24 | Multi-differential operational amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012136531/08A RU2513489C2 (en) | 2012-08-24 | 2012-08-24 | Multi-differential operational amplifier |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012136531A RU2012136531A (en) | 2014-02-27 |
RU2513489C2 true RU2513489C2 (en) | 2014-04-20 |
Family
ID=50151737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012136531/08A RU2513489C2 (en) | 2012-08-24 | 2012-08-24 | Multi-differential operational amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2513489C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658818C1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-06-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Differential voltage-current converter with wide range of linear operation |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4835488A (en) * | 1988-01-13 | 1989-05-30 | Tektronix, Inc. | Wideband linearized emitter feedback amplifier |
RU2255417C1 (en) * | 2003-12-09 | 2005-06-27 | Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса (ЮРГУЭС) | Differential amplifier |
US7221224B2 (en) * | 2004-04-08 | 2007-05-22 | Denso Corporation | Differential amplifier circuit |
RU2374756C1 (en) * | 2008-03-20 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Multidifferential amplifer |
RU2374757C1 (en) * | 2008-04-03 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Cascode differential amplifier |
-
2012
- 2012-08-24 RU RU2012136531/08A patent/RU2513489C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4835488A (en) * | 1988-01-13 | 1989-05-30 | Tektronix, Inc. | Wideband linearized emitter feedback amplifier |
RU2255417C1 (en) * | 2003-12-09 | 2005-06-27 | Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса (ЮРГУЭС) | Differential amplifier |
US7221224B2 (en) * | 2004-04-08 | 2007-05-22 | Denso Corporation | Differential amplifier circuit |
RU2374756C1 (en) * | 2008-03-20 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Multidifferential amplifer |
RU2374757C1 (en) * | 2008-04-03 | 2009-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Cascode differential amplifier |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658818C1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-06-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Differential voltage-current converter with wide range of linear operation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012136531A (en) | 2014-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103414442B (en) | High accuracy fully-differential amplifier based on wave chopping technology | |
RU2624565C1 (en) | Instrument amplifier for work at low temperatures | |
RU2710296C1 (en) | Differential cascade on complementary jfet field-effect transistors with high attenuation of input in-phase signal | |
RU2513489C2 (en) | Multi-differential operational amplifier | |
KR100321660B1 (en) | Variable Level Shifters and Multipliers | |
US11114991B2 (en) | Analog front-end circuit for conditioning a sensor signal | |
RU2346388C1 (en) | Differential amplifier | |
RU2319296C1 (en) | Fast action differential amplifier | |
CN111587533B (en) | Common mode sensing architecture | |
RU2441316C1 (en) | Differential amplifier with low supply voltage | |
RU2621286C1 (en) | Differential operational amplifier for operating at low temperatures | |
Diestelhorst et al. | A monolithic, wide-temperature, charge amplification channel for extreme environments | |
RU2421897C1 (en) | Controlled complementary differential amplifier | |
RU2658818C1 (en) | Differential voltage-current converter with wide range of linear operation | |
RU2292636C1 (en) | Differential amplifier characterized in enhanced common-mode signal attenuation | |
Rao | Analog front-end design using the gm/ID method for a pulse-based plasma impedance probe system | |
Juszkiewicz | Rarely Asked Questions—Issue 161 A New Spin on a Classic Architecture: Achieving a Fully Differential Output Using Single-Ended Instrumentation Amplifiers | |
RU2568318C1 (en) | Multidifferential operating amplifier with low zero offset voltage | |
RU2439779C1 (en) | Complementary cascode differential amplifier with paraphase output | |
RU2346387C1 (en) | Low-voltage differential amplifier | |
RU2394360C1 (en) | Cascode differential amplifier with increased input resistance | |
Lin | Analysis and Design of Noise-Scalable Energy-Efficient Instrumentation Amplifier | |
RU2310267C1 (en) | Broadband differential operational amplifier | |
RU2746888C1 (en) | Differential stage on complete field transistors with increased temperature stability of the static mode | |
Tiwari et al. | Dual-Mode Sinusoidal Oscillator Employing Single-Active Element and Grounded Capacitors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140825 |