[go: up one dir, main page]

RU2642337C1 - Bipolar-field operating amplifier - Google Patents

Bipolar-field operating amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2642337C1
RU2642337C1 RU2016147100A RU2016147100A RU2642337C1 RU 2642337 C1 RU2642337 C1 RU 2642337C1 RU 2016147100 A RU2016147100 A RU 2016147100A RU 2016147100 A RU2016147100 A RU 2016147100A RU 2642337 C1 RU2642337 C1 RU 2642337C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
bipolar transistor
transistor
input
field
Prior art date
Application number
RU2016147100A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Прокопенко
Анна Витальевна Бугакова
Андрей Алексеевич Игнашин
Джамиля Адалетовна Мальцева
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Priority to RU2016147100A priority Critical patent/RU2642337C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2642337C1 publication Critical patent/RU2642337C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: bipolar-field operating amplifier contains an input differential stage (1), a power supply bus, a field effect transistor, a static mode stabilizing circuit (17) connected to the power supply bus, an output bipolar transistor.
Figure 00000022
.
EFFECT: extending the change range of the negative output voltage of the operating amplifier to the level close to the voltage on the second power supply bus and increasing the attenuation factor of the input common-mode signals of the operating amplifier.
6 dwg

Description

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов.The invention relates to the field of electronics and can be used as a precision signal amplification device.

В современной радиоэлектронной аппаратуре находят применение операционные усилители (ОУ) на полевых и биполярных транзисторах, в которых выходными напряжениями входного каскодного дифференциального каскада являются напряжения не на стоках, а на истоках выходных транзисторов [1-5]. Они имеют ряд преимуществ (в сравнении с классическими ОУ) по диапазону рабочих частот, уровню нелинейных искажений, быстродействию и т.п. Заявляемый ОУ относится к данному подклассу устройств.In modern electronic equipment, operational amplifiers (op amps) are used on field and bipolar transistors, in which the output voltages of the input cascode differential cascade are not at the drains, but at the sources of the output transistors [1-5]. They have a number of advantages (in comparison with classical op amps) in terms of the range of operating frequencies, the level of nonlinear distortion, speed, etc. The inventive op-amp refers to this subclass of devices.

Для работы в условиях космического пространства, в экспериментальной физике необходимы прецизионные радиационно стойкие ОУ с расширенным диапазоном изменения выходного напряжения при низковольтном питании и повышенным коэффициентом ослабления входных синфазных сигналов. Мировой опыт проектирования устройств данного класса показывает, что решение этих задач возможно с использованием биполярно-полевого технологического процесса [6], обеспечивающего формирование р-канальных полевых и высококачественных n-p-n биполярных транзисторов с радиационной стойкостью до 1 Мрад и потоком нейтронов до 1013 н/см2. Однако для таких ОУ необходима специальная схемотехника, учитывающая ограничения биполярно-полевой технологии [6-10].To work in outer space conditions, experimental physics requires precision radiation-resistant op-amps with an extended range of output voltage changes at low-voltage power supply and an increased attenuation coefficient of input common-mode signals. World experience in designing devices of this class shows that the solution to these problems is possible using a bipolar field process [6], which provides the formation of p-channel field and high-quality npn bipolar transistors with radiation resistance up to 1 Mrad and a neutron flux up to 10 13 n / cm 2 . However, for such an op-amp, a special circuitry is needed that takes into account the limitations of bipolar field technology [6-10].

Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является операционный усилитель по патенту US 5.218.319 (кроме этого, данная структура представлена в патентах US 6.756.847 fig. 1, US 5.914.639). Он содержит (фиг. 1) входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с истоком первого 7 выходного полевого транзистора и базой первого 8 выходного биполярного транзистора, второй 9 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с истоком второго 10 выходного полевого транзистора и базой второго 11 выходного биполярного транзистора, вторую 12 шину источника питания, которая связана с объединенными стоками первого 7 и второго 10 выходных транзисторов, цепь динамической нагрузки 13, вход которой 14 соединен с коллектором второго 11 выходного биполярного транзистора, а выход 15 связан с выходом устройства 16 и подключен к коллектору первого 8 выходного биполярного транзистора, резистивную цепь установления статического режима 17, связанную со второй 12 шиной источника питания, первый вход 18 которой подключен к эмиттеру первого 8 выходного биполярного транзистора, а второй вход 19 подключен к эмиттеру второго 11 выходного биполярного транзистора, причем затворы первого 7 и второго 10 выходных транзисторов соединены друг с другом.The closest prototype (Fig. 1) of the claimed device is the operational amplifier according to the patent US 5.218.319 (in addition, this structure is presented in patents US 6.756.847 fig. 1, US 5.914.639). It contains (Fig. 1) the input differential stage 1, the common source circuit of which 2 is connected to the first 3 bus of the power source, the first 4 and second 5 inputs of the input differential stage 1, the first 6 current output of the input differential stage 1, connected to the source of the first 7 the output field-effect transistor and the base of the first 8 output bipolar transistor, the second 9 current output of the input differential stage 1, connected to the source of the second 10 output field-effect transistor and the base of the second 11 output bipolar transistor, 12th power supply bus, which is connected to the combined drains of the first 7 and second 10 output transistors, a dynamic load circuit 13, the input of which 14 is connected to the collector of the second 11 output bipolar transistor, and the output 15 is connected to the output of the device 16 and connected to the collector of the first 8 output bipolar transistor, a resistive circuit for establishing a static mode 17, connected to the second 12 bus power supply, the first input 18 of which is connected to the emitter of the first 8 output bipolar transistor, and the second input 19 under is connected to the emitter of the second 11 output bipolar transistor, and the gates of the first 7 and second 10 output transistors are connected to each other.

Существенный недостаток известного ОУ состоит в том, что в нем не обеспечивается широкий диапазон изменения отрицательного выходного напряжения

Figure 00000001
, что особенно проявляется при низковольтном питании (2,5÷3 В). Кроме этого, известная схема ОУ не обеспечивает также высокое ослабление входных синфазных сигналов и характеризуется повышенной нестабильностью статического режима транзисторов.A significant disadvantage of the known op-amp is that it does not provide a wide range of changes in the negative output voltage
Figure 00000001
, which is especially manifested with low-voltage power supply (2.5 ÷ 3 V). In addition, the well-known op-amp circuitry also does not provide high attenuation of input common-mode signals and is characterized by increased instability of the static mode of transistors.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в расширении диапазона изменения отрицательного выходного напряжения

Figure 00000001
ОУ до уровня, близкого к напряжению на второй 12 шине источника питания.The main objective of the invention is to expand the range of variation of the negative output voltage
Figure 00000001
Shelter to a level close to the voltage on the second 12 bus power source.

Дополнительная задача - повышение коэффициента ослабления входных синфазных сигналов (Кос.сф) ОУ.An additional task is to increase the attenuation coefficient of the input common-mode signals (K OS.sf ) of the OS.

Поставленные задачи достигаются тем, что в операционном усилителе фиг. 1, содержащем входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с истоком первого 7 выходного полевого транзистора и базой первого 8 выходного биполярного транзистора, второй 9 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с истоком второго 10 выходного полевого транзистора и базой второго 11 выходного биполярного транзистора, вторую 12 шину источника питания, которая связана с объединенными стоками первого 7 и второго 10 выходных транзисторов, цепь динамической нагрузки 13, вход которой 14 соединен с коллектором второго 11 выходного биполярного транзистора, а выход 15 связан с выходом устройства 16 и подключен к коллектору первого 8 выходного биполярного транзистора, резистивную цепь установления статического режима 17, связанную со второй 12 шиной источника питания, первый вход 18 которой подключен к эмиттеру первого 8 выходного биполярного транзистора, а второй вход 19 подключен к эмиттеру второго 11 выходного биполярного транзистора, причем затворы первого 7 и второго 10 выходных транзисторов соединены друг с другом, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введены первый 20 и второй 21 дополнительные биполярные транзисторы, база первого 20 дополнительного биполярного транзистора соединена с базой первого 8 выходного биполярного транзистора, эмиттер первого 20 дополнительного биполярного транзистора подключен к эмиттеру первого 8 выходного биполярного транзистора, коллектор первого 20 дополнительного биполярного транзистора соединен с затвором первого 7 выходного полевого транзистора, база второго 21 дополнительного биполярного транзистора соединена с базой второго 11 выходного биполярного транзистора, эмиттер второго 21 дополнительного биполярного транзистора соединен с эмиттером второго 11 выходного биполярного транзистора, коллектор второго 21 дополнительного биполярного транзистора соединен с затвором второго 10 выходного полевого транзистора, причем объединенные затворы первого 7 и второго 10 выходных полевых транзисторов связаны с первой 3 шиной источника питания через дополнительный токостабилизирующий двухполюсник 22.The objectives are achieved in that in the operational amplifier of FIG. 1, containing the input differential stage 1, the common source circuit of which 2 is connected to the first 3 bus of the power source, the first 4 and second 5 inputs of the input differential stage 1, the first 6 current output of the input differential stage 1, connected to the source of the first 7 output field-effect transistor and the base of the first 8 output bipolar transistor, the second 9 current output of the input differential stage 1, connected to the source of the second 10 output field-effect transistor and the base of the second 11 output bipolar transistor, the second 12 inu of the power source, which is connected to the combined drains of the first 7 and second 10 output transistors, a dynamic load circuit 13, the input of which 14 is connected to the collector of the second 11 output bipolar transistor, and the output 15 is connected to the output of the device 16 and connected to the collector of the first 8 output bipolar a transistor, a resistive circuit for establishing a static mode 17, connected to the second 12 bus of the power source, the first input of which 18 is connected to the emitter of the first 8 output bipolar transistor, and the second input 19 is connected n to the emitter of the second 11 output bipolar transistor, and the gates of the first 7 and second 10 output transistors are connected to each other, new elements and connections are provided - the first 20 and second 21 additional bipolar transistors are introduced into the circuit, the base of the first 20 additional bipolar transistor is connected to the base the first 8 output bipolar transistor, the emitter of the first 20 additional bipolar transistor is connected to the emitter of the first 8 output bipolar transistor, the collector of the first 20 additional bipolar the transistor is connected to the gate of the first 7 output field-effect transistor, the base of the second 21 additional bipolar transistor is connected to the base of the second 11 output bipolar transistor, the emitter of the second 21 additional bipolar transistor is connected to the emitter of the second 11 output bipolar transistor, the collector of the second 21 additional bipolar transistor the second 10 output field-effect transistor, and the combined gates of the first 7 and second 10 output field-effect transistors are connected to the first 3 bus power supply through an additional current-stabilizing two-terminal 22.

На фиг. 1 показана схема ОУ-прототипа, а на фиг. 2 - схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения.In FIG. 1 shows a diagram of an op-amp prototype, and in FIG. 2 is a diagram of the inventive device in accordance with the claims.

На фиг. 3 показаны частные варианты резистивной цепи установления статического режима 17.In FIG. 3 shows particular variants of the resistive circuit establishing a static mode 17.

На фиг. 4 приведена схема ОУ, фиг. 2, в среде PSpice на радиационно-зависимых моделях интегральных транзисторов АБМК_1_3 НПО «Интеграл» (г. Минск).In FIG. 4 is a diagram of an op-amp; FIG. 2, in the environment PSpice on radiation-dependent models of integrated transistors ABMK_1_3 NPO Integral (Minsk).

На фиг. 5 представлена амплитудно-частотная характеристика скорректированного ОУ фиг. 4 без обратной связи при сопротивлении резистора 29 (фиг. 3а) R29=250 Ом (или в обозначениях фиг. 4 - R1=250 Ом).In FIG. 5 shows the frequency response of the adjusted opamp of FIG. 4 without feedback when the resistance of the resistor 29 (Fig. 3a) R29 = 250 Ohms (or in the notation of Fig. 4 - R1 = 250 Ohms).

На фиг. 6 представлена амплитудно-частотная характеристика ОУ фиг. 4 без обратной связи при сопротивлении резистора 29 (фиг. 3а) R29=1 Ом (или в обозначениях фиг. 4 - R1=250 Ом).In FIG. 6 shows the frequency response of the opamp of FIG. 4 without feedback when the resistance of the resistor 29 (Fig. 3a) R29 = 1 Ohm (or in the notation of Fig. 4 - R1 = 250 Ohm).

Компьютерное моделирование показывает, что в заявляемой схеме эмиттеры транзисторов 8, 11, 20, 21 могут, в частном случае, иметь потенциал второй 12 шины источника питания. При этом основные параметры ОУ не деградируют, а максимальная амплитуда отрицательного выходного напряжения ОУ будет близка к напряжению на второй 12 шине источника питания.Computer simulation shows that in the claimed circuit emitters of transistors 8, 11, 20, 21 can, in the particular case, have the potential of the second 12 bus power source. In this case, the main parameters of the op-amp do not degrade, and the maximum amplitude of the negative output voltage of the op-amp is close to the voltage on the second 12 bus of the power source.

Биполярно-полевой операционный усилитель фиг. 2 содержит входной дифференциальный каскад 1, общая истоковая цепь которого 2 связана с первой 3 шиной источника питания, первый 4 и второй 5 входы входного дифференциального каскада 1, первый 6 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с истоком первого 7 выходного полевого транзистора и базой первого 8 выходного биполярного транзистора, второй 9 токовый выход входного дифференциального каскада 1, связанный с истоком второго 10 выходного полевого транзистора и базой второго 11 выходного биполярного транзистора, вторую 12 шину источника питания, которая связана с объединенными стоками первого 7 и второго 10 выходных транзисторов, цепь динамической нагрузки 13, вход которой 14 соединен с коллектором второго 11 выходного биполярного транзистора, а выход 15 связан с выходом устройства 16 и подключен к коллектору первого 8 выходного биполярного транзистора, резистивную цепь установления статического режима 17, связанную со второй 12 шиной источника питания, первый вход 18 которой подключен к эмиттеру первого 8 выходного биполярного транзистора, а второй вход 19 подключен к эмиттеру второго 11 выходного биполярного транзистора, причем затворы первого 7 и второго 10 выходных транзисторов соединены друг с другом. В схему введены первый 20 и второй 21 дополнительные биполярные транзисторы, база первого 20 дополнительного биполярного транзистора соединена с базой первого 8 выходного биполярного транзистора, эмиттер первого 20 дополнительного биполярного транзистора подключен к эмиттеру первого 8 выходного биполярного транзистора, коллектор первого 20 дополнительного биполярного транзистора соединен с затвором первого 7 выходного полевого транзистора, база второго 21 дополнительного биполярного транзистора соединена с базой второго 11 выходного биполярного транзистора, эмиттер второго 21 дополнительного биполярного транзистора соединен с эмиттером второго 11 выходного биполярного транзистора, коллектор второго 21 дополнительного биполярного транзистора соединен с затвором второго 10 выходного полевого транзистора, причем объединенные затворы первого 7 и второго 10 выходных полевых транзисторов связаны с первой 3 шиной источника питания через дополнительный токостабилизирующий двухполюсник 22.The bipolar field operational amplifier of FIG. 2 contains an input differential cascade 1, the common source circuit of which 2 is connected to the first 3 bus of the power supply, the first 4 and second 5 inputs of the input differential cascade 1, the first 6 current output of the input differential cascade 1, connected to the source of the first 7 output field-effect transistor and the base the first 8 output bipolar transistor, the second 9 current output of the input differential stage 1, connected to the source of the second 10 output field-effect transistor and the base of the second 11 output bipolar transistor, the second 12 buses at the power source, which is connected to the combined drains of the first 7 and second 10 output transistors, a dynamic load circuit 13, the input of which 14 is connected to the collector of the second 11 output bipolar transistor, and the output 15 is connected to the output of the device 16 and connected to the collector of the first 8 output bipolar a transistor, a resistive circuit for establishing a static mode 17 connected to a second 12 bus of a power source, the first input of which 18 is connected to the emitter of the first 8 output bipolar transistor, and the second input 19 is connected to the emitter of the second 11 output bipolar transistor, and the gates of the first 7 and second 10 output transistors are connected to each other. The first 20 and second 21 additional bipolar transistors are introduced into the circuit, the base of the first 20 additional bipolar transistor is connected to the base of the first 8 output bipolar transistor, the emitter of the first 20 additional bipolar transistor is connected to the emitter of the first 8 output bipolar transistor, the collector of the first 20 additional bipolar transistor is connected to the gate of the first 7 output field-effect transistor, the base of the second 21 additional bipolar transistor is connected to the base of the second 11 output bipolar the transistor, the emitter of the second 21 additional bipolar transistor is connected to the emitter of the second 11 output bipolar transistor, the collector of the second 21 additional bipolar transistor is connected to the gate of the second 10 output field-effect transistor, and the combined gates of the first 7 and second 10 output field-effect transistors are connected to the first 3 source bus power supply through an additional current-stabilizing two-terminal 22.

На фиг. 2 входной дифференциальный каскад 1 реализован на входных полевых транзисторах 23, 24 и источнике опорного тока 25.In FIG. 2 input differential stage 1 is implemented on the input field-effect transistors 23, 24 and the reference current source 25.

В частном случае резистивная цепь установления статического режима 17 может содержать вспомогательные резисторы 26, 27 и 28 (фиг. 3а) или один вспомогательный резистор 29 (фиг. 3б).In the particular case, the resistive circuit for establishing the static mode 17 may contain auxiliary resistors 26, 27 and 28 (Fig. 3a) or one auxiliary resistor 29 (Fig. 3b).

Для уменьшения выходного сопротивления ОУ к выходу 16 схемы, фиг. 2, может подключаться буферный усилитель Gain=1 (фиг. 4).To reduce the output resistance of the op-amp to the output 16 of the circuit, FIG. 2, a buffer amplifier Gain = 1 can be connected (Fig. 4).

Рассмотрим работу ОУ, фиг. 2.Consider the operation of the op-amp, FIG. 2.

Статический режим транзисторов схемы, фиг. 2, устанавливается источниками опорного тока 25 и 22. При этом токи стока (Ici) и токи коллекторов (Iкi) транзисторов схемы определяются с учетом местной отрицательной обратной связи уравнениями Кирхгофа:The static mode of the transistors of the circuit, FIG. 2, is set by the reference current sources 25 and 22. In this case, the drain currents (I ci ) and collector currents (I ki ) of the transistors of the circuit are determined taking into account local negative feedback by the Kirchhoff equations:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где I25, I22 - токи источника опорного тока 25 и дополнительного токостабилизирующего двухполюсника 22.where I 25 , I 22 are the currents of the reference current source 25 and the additional current-stabilizing two-terminal 22.

Дифференциальный коэффициент усиления по напряжению схемы ОУ фиг. 2 определяется произведением:The differential voltage gain of the op-amp circuit of FIG. 2 is determined by the product:

Figure 00000009
Figure 00000009

где uвых.16 - приращение выходного напряжения ОУ в узле 16, вызванное изменением напряжения (uвх.=uвх.4.5) между входами 4 и 5 ОУ;where u vyh.16 - increment opamp output voltage at node 16 caused by change in the voltage (u = u vh.4.5 Rin.) between the inputs 4 and 5, the OS;

Figure 00000010
- коэффициент преобразования напряжения между входами 4
Figure 00000010
- voltage conversion coefficient between inputs 4

и 5 ОУ (uвх) в напряжение между первым 6 и вторым 9 токовыми выходами входного дифференциального каскада 1;and 5 op-amps (u input ) into the voltage between the first 6 and second 9 current outputs of the input differential stage 1;

Figure 00000011
- коэффициент передачи дифференциального напряжения u9-6 между узлами 9 и 6 на выход ОУ 16.
Figure 00000011
- the transmission coefficient of the differential voltage u 9-6 between nodes 9 and 6 to the output of the OS 16.

ПричемMoreover

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

где Rэкв.9-6 - эквивалентное дифференциальное сопротивление между узлами 9 и 6;where R equiv. 9-6 is the equivalent differential resistance between nodes 9 and 6;

Rэкв.16 - эквивалентное сопротивление в высокоимпедансном выходном узле ОУ 16.R ekv.16 - equivalent impedance in the high impedance output node 16 OS.

Причем в формулах (9) и (10):Moreover, in formulas (9) and (10):

Figure 00000014
Figure 00000014

Где S23, S24 - крутизны стокозатворной характеристики соответствующих полевых транзисторов 23, 24;Where S 23 , S 24 - the steepness of the drain characteristics of the corresponding field-effect transistors 23, 24;

R28 - сопротивление резистора 28;R 28 is the resistance of the resistor 28;

rэ11=rэ8т/I0 - сопротивления эмиттерных переходов транзисторов 11 и 8;r e11 = r e8 = ϕ t / I 0 - resistance of the emitter junctions of transistors 11 and 8;

ϕт=25 мВ - температурный потенциал.ϕ t = 25 mV - temperature potential.

Численное значение эквивалентного сопротивления Rэкв.16 близко к сопротивлениям закрытых коллекторов переходов выходных транзисторов цепи динамической нагрузки 13, выполненной в виде токового зеркала, и транзистора 8, а сопротивление Rэкв.9-6 определяется, в основном, входным сопротивлением цепи истока полевых транзисторов 7 и 10:The numerical value of the equivalent resistance R equiv. 16 is close to the resistances of the closed collectors of the transitions of the output transistors of the dynamic load circuit 13, made in the form of a current mirror, and the transistor 8, and the resistance R equiv. 9-6 is determined mainly by the input resistance of the source circuit of the field-effect transistors 7 and 10:

Figure 00000015
Figure 00000015

Как следствие, коэффициент усиления по напряжению разомкнутого ОУ, фиг. 2, получается достаточно большим (≈103, фиг. 6).As a result, the voltage gain of the open op-amp, FIG. 2, it turns out quite large (≈10 3 , Fig. 6).

В заявляемой схеме ОУ (в сравнении с прототипом) повышается также коэффициент ослабления входных синфазных сигналов (Кос.сф). Данный эффект объясняется повышенной симметрией схемы ОУ фиг. 2 и введением за счет новых элементов отрицательной обратной связи по синфазному сигналу в выходной цепи входного дифференциального каскада 1 (транзисторы 21 и 20) [11].In the claimed op-amp circuit (in comparison with the prototype), the attenuation coefficient of the input common-mode signals (K os.sf ) is also increased. This effect is explained by the increased symmetry of the op amp circuit of FIG. 2 and the introduction due to new elements of negative feedback on the common mode signal in the output circuit of the input differential stage 1 (transistors 21 and 20) [11].

За счет высокой симметрии схемы ОУ и введения отрицательной обратной связи напряжение смещения нуля заявляемого ОУ (Uсм) измеряется микровольтами (при условии высокой идентичности используемых транзисторов и идеальном токовом зеркале 13).Due to the high symmetry of the op-amp circuit and the introduction of negative feedback, the zero bias voltage of the claimed op-amp (U cm ) is measured in microvolts (provided that the transistors used are identical and have an ideal current mirror 13).

Компьютерное моделирование показывает, что в заявляемой схеме эмиттеры транзисторов 8, 11, 20, 21 могут, в частном случае, иметь потенциал второй 12 шины источника питания. При этом основные параметры ОУ не деградируют, а максимальная амплитуда отрицательного выходного напряжения ОУ будет близка к напряжению на второй 12 шине источника питания.Computer simulation shows that in the claimed circuit emitters of transistors 8, 11, 20, 21 can, in the particular case, have the potential of the second 12 bus power source. In this case, the main parameters of the op-amp do not degrade, and the maximum amplitude of the negative output voltage of the op-amp is close to the voltage on the second 12 bus of the power source.

Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с ОУ-прототипом.Thus, the claimed device has significant advantages compared to the op-amp prototype.

Источники и информации Sources and Information

1. Патент US 5.218.319, fig. 1, fig. 3а.1. Patent US 5.218.319, fig. 1, fig. 3a.

2. Патент US 7.639.079, fig. 10.2. Patent US 7.639.079, fig. 10.

3. Патент US 6.756.847, fig. 1.3. US Pat. No. 6,756,847, fig. one.

4. Патент US 7.142.056, fig. 1.4. Patent US 7.142.056, fig. one.

5. Патент US 5.914.639.5. Patent US 5.914.639.

6. Элементная база радиационно-стойких информационно-измерительных систем: монография / Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, С.Г. Крутчинский; под общ. ред. д.т.н. проф. Н.Н. Прокопенко; ФГБОУ ВПО «Южно-Рос. гос. ун-т. экономики и сервиса». - Шахты: ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011. - 208 с.6. The elemental base of radiation-resistant information-measuring systems: monograph / N.N. Prokopenko, O.V. Dvornikov, S.G. Krutchinsky; under the general. ed. Doctor of Technical Sciences prof. N.N. Prokopenko; FSBEI HPE “South-Ros. state un-t economics and service. " - Mines: FSBEI HPE "URGUES", 2011. - 208 p.

7. Проблемы проектирования аналоговых устройств с входными полевыми транзисторами. Часть 1 /О. Дворников // Компоненты и технологии, №6, 2005, http://kit-e.ru/articles/device/2005_6_218.php.7. Problems of designing analog devices with input field effect transistors. Part 1 / O. Dvornikov // Components and Technologies, No. 6, 2005, http://kit-e.ru/articles/device/2005_6_218.php.

8. Проблемы проектирования аналоговых устройств с входными полевыми транзисторами. Часть 2 /О. Дворников // Компоненты и технологии, №7, 2005, http://kit-e.ru/articles/device/2005_7_216.php.8. Problems of designing analog devices with input field effect transistors. Part 2 / Oh. Dvornikov // Components and Technologies, No. 7, 2005, http://kit-e.ru/articles/device/2005_7_216.php.

9. Проблемы проектирования аналоговых устройств с входными полевыми транзисторами. Часть 3 /О. Дворников // Компоненты и технологии, №8, 2005, http://kit-e.ru/articles/device/2005_8_184.php.9. Problems of designing analog devices with input field effect transistors. Part 3 / O. Dvornikov // Components and Technologies, No. 8, 2005, http://kit-e.ru/articles/device/2005_8_184.php.

10. Схемотехника биполярно-полевых аналоговых микросхем. Часть 4. Источники тока для особых применений / О. Дворников // Chip News, №3(96), 2005. - С. 66-68.10. Circuitry of bipolar-field analog circuits. Part 4. Current sources for special applications / O. Dvornikov // Chip News, No. 3 (96), 2005. - P. 66-68.

11. Архитектура и схемотехника дифференциальных усилителей с повышенным ослаблением синфазных сигналов: монография / Н.Н. Прокопенко, С.В. Крюков. - Шахты: ГОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2008. - 329 с.11. Architecture and circuitry of differential amplifiers with increased attenuation of common-mode signals: monograph / N.N. Prokopenko, S.V. Hooks. - Mines: GOU VPO "YURGUES", 2008. - 329 p.

Claims (1)

Биполярно-полевой операционный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад (1), общая истоковая цепь которого (2) связана с первой (3) шиной источника питания, первый (4) и второй (5) входы входного дифференциального каскада (1), первый (6) токовый выход входного дифференциального каскада (1), связанный с истоком первого (7) выходного полевого транзистора и базой первого (8) выходного биполярного транзистора, второй (9) токовый выход входного дифференциального каскада (1), связанный с истоком второго (10) выходного полевого транзистора и базой второго (11) выходного биполярного транзистора, вторую (12) шину источника питания, которая связана с объединенными стоками первого (7) и второго (10) выходных транзисторов, цепь динамической нагрузки (13), вход которой (14) соединен с коллектором второго (11) выходного биполярного транзистора, а выход (15) связан с выходом устройства (16) и подключен к коллектору первого (8) выходного биполярного транзистора, резистивную цепь установления статического режима (17), связанную со второй (12) шиной источника питания, первый вход (18) которой подключен к эмиттеру первого (8) выходного биполярного транзистора, а второй вход (19) подключен к эмиттеру второго (11) выходного биполярного транзистора, причем затворы первого (7) и второго (10) выходных транзисторов соединены друг с другом, отличающийся тем, что в схему введены первый (20) и второй (21) дополнительные биполярные транзисторы, база первого (20) дополнительного биполярного транзистора соединена с базой первого (8) выходного биполярного транзистора, эмиттер первого (20) дополнительного биполярного транзистора подключен к эмиттеру первого (8) выходного биполярного транзистора, коллектор первого (20) дополнительного биполярного транзистора соединен с затвором первого (7) выходного полевого транзистора, база второго (21) дополнительного биполярного транзистора соединена с базой второго (11) выходного биполярного транзистора, эмиттер второго (21) дополнительного биполярного транзистора соединен с эмиттером второго (11) выходного биполярного транзистора, коллектор второго (21) дополнительного биполярного транзистора соединен с затвором второго (10) выходного полевого транзистора, причем объединенные затворы первого (7) и второго (10) выходных полевых транзисторов связаны с первой (3) шиной источника питания через дополнительный токостабилизирующий двухполюсник (22).A bipolar-field operational amplifier containing an input differential stage (1), the common source circuit of which (2) is connected to the first (3) bus of the power source, the first (4) and second (5) inputs of the input differential stage (1), the first ( 6) the current output of the input differential stage (1), connected to the source of the first (7) output field-effect transistor and the base of the first (8) output bipolar transistor, the second (9) current output of the input differential stage (1), connected to the source of the second (10) ) output field effect transistor and base a second (11) output bipolar transistor, a second (12) power supply bus, which is connected to the combined drains of the first (7) and second (10) output transistors, a dynamic load circuit (13), the input of which (14) is connected to the collector of the second ( 11) the output bipolar transistor, and the output (15) is connected to the output of the device (16) and connected to the collector of the first (8) output bipolar transistor, the resistive circuit for establishing the static mode (17), connected to the second (12) bus of the power supply, the first input (18) which is connected to the emitter the first (8) output bipolar transistor, and the second input (19) is connected to the emitter of the second (11) output bipolar transistor, and the gates of the first (7) and second (10) output transistors are connected to each other, characterized in that the circuit is introduced the first (20) and second (21) additional bipolar transistors, the base of the first (20) additional bipolar transistor is connected to the base of the first (8) output bipolar transistor, the emitter of the first (20) additional bipolar transistor is connected to the emitter of the first (8) output bip the transistor, the collector of the first (20) additional bipolar transistor is connected to the gate of the first (7) output field effect transistor, the base of the second (21) additional bipolar transistor is connected to the base of the second (11) output bipolar transistor, the emitter of the second (21) additional bipolar transistor is connected with the emitter of the second (11) output bipolar transistor, the collector of the second (21) additional bipolar transistor is connected to the gate of the second (10) output field-effect transistor, The first gates of the first (7) and second (10) output field-effect transistors are connected to the first (3) bus of the power supply through an additional current-stabilizing two-terminal device (22).
RU2016147100A 2016-11-30 2016-11-30 Bipolar-field operating amplifier RU2642337C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016147100A RU2642337C1 (en) 2016-11-30 2016-11-30 Bipolar-field operating amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016147100A RU2642337C1 (en) 2016-11-30 2016-11-30 Bipolar-field operating amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2642337C1 true RU2642337C1 (en) 2018-01-24

Family

ID=61023955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016147100A RU2642337C1 (en) 2016-11-30 2016-11-30 Bipolar-field operating amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2642337C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU208111U1 (en) * 2021-07-29 2021-12-02 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ ANALOG SIGNAL SWITCH

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5218319A (en) * 1991-05-24 1993-06-08 Fujitsu Limited Differential amplifier and active filter using the same
US6806770B2 (en) * 2002-04-24 2004-10-19 Fujitsu Limited Operational amplifier
RU2255416C1 (en) * 2003-10-06 2005-06-27 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса (ЮРГУЭС) Operational amplifier
RU2583760C1 (en) * 2015-06-23 2016-05-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) Bipolar-field operational amplifier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5218319A (en) * 1991-05-24 1993-06-08 Fujitsu Limited Differential amplifier and active filter using the same
US6806770B2 (en) * 2002-04-24 2004-10-19 Fujitsu Limited Operational amplifier
RU2255416C1 (en) * 2003-10-06 2005-06-27 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса (ЮРГУЭС) Operational amplifier
RU2583760C1 (en) * 2015-06-23 2016-05-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) Bipolar-field operational amplifier

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU208111U1 (en) * 2021-07-29 2021-12-02 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ ANALOG SIGNAL SWITCH

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2364020C1 (en) Differential amplifier with negative in-phase signal feedback
RU2566963C1 (en) Differential input stage of high-speed operational amplifier for cmos technological processes
RU2642337C1 (en) Bipolar-field operating amplifier
KR102574329B1 (en) Plural feedback loops instrumentation folded cascode amplifier
RU2684489C1 (en) Buffer amplifier on complementary field-effect transistors with control p-n junction for operation at low temperatures
RU2571578C1 (en) Input stage of multidifferential operational amplifier for radiation-resistant bipolar-field process
RU2416146C1 (en) Differential amplifier with increased amplification factor
RU2583760C1 (en) Bipolar-field operational amplifier
RU2640744C1 (en) Cascode differential operational amplifier
RU2595927C1 (en) Bipolar-field operational amplifier
RU2615068C1 (en) Bipolar-field differential operational amplifier
RU2568384C1 (en) Precision operational amplifier based on radiation resistant bipolar and field process
RU2615066C1 (en) Operational amplifier
RU2615070C1 (en) High-precision two-stage differential operational amplifier
RU2595926C1 (en) Bipolar-field operational amplifier
RU2446554C1 (en) Differential operational amplifier with paraphase output
RU2595923C1 (en) High-speed operational amplifier based on "bent" cascode
RU2439780C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2589323C1 (en) Bipolar-field operational amplifier
RU2571579C1 (en) Precision operational amplifier for radiation-proof bipolar field technological process
RU2687161C1 (en) Buffer amplifier for operation at low temperatures
RU2452077C1 (en) Operational amplifier with paraphase output
RU2383099C2 (en) Differential amplifier with low-resistance inputs
RU2568318C1 (en) Multidifferential operating amplifier with low zero offset voltage
RU2621287C2 (en) Multidifferential operational amplifier

Legal Events

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

Effective date: 20181201