[go: up one dir, main page]

RU2668983C1 - Input stage of high-speed operational amplifier - Google Patents

Input stage of high-speed operational amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2668983C1
RU2668983C1 RU2017139038A RU2017139038A RU2668983C1 RU 2668983 C1 RU2668983 C1 RU 2668983C1 RU 2017139038 A RU2017139038 A RU 2017139038A RU 2017139038 A RU2017139038 A RU 2017139038A RU 2668983 C1 RU2668983 C1 RU 2668983C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
current
bus
emitter
stabilizing
Prior art date
Application number
RU2017139038A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Прокопенко
Анна Витальевна Бугакова
Петр Сергеевич Будяков
Александр Игоревич Серебряков
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 RU2017139038A priority Critical patent/RU2668983C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2668983C1 publication Critical patent/RU2668983C1/en

Links

Images

Classifications

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

Landscapes

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

Abstract

FIELD: electrical engineering; radio engineering and communication.SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and electronics. Input stage of the high-speed operational amplifier comprises: first (1) and second (2) input transistors, first (3) local negative feedback resistor, third (4) and fourth (5) input transistors, second (6) resistor, first (7) device input, second (8) device input, first (9) current stabilizing two-terminal network, first (10) powersupply rail, second (11) current-stabilizing two-terminal network, third (12) current-stabilizing two-terminal network, second (13) powersupply rail, fourth (14) current-stabilizing two-terminal network, first (15) current output of the device, second (16) current output of the device, third (17) current output of the device, fourth (18) current output of the device, first (19) correcting capacitor, second (20) correction capacitor.EFFECT: technical result is increased operating speed of the operational amplifier.1 cl, 10 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области радиотехники и электроники может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов в структуре быстродействующих аналоговых микросхем различного функционального назначения и аналоговых интерфейсов на их основе (например, быстродействующих операционных усилителях (ОУ), мультидифференциальных ОУ и т.п.).The invention relates to the field of radio engineering and electronics can be used as a device for amplifying analog signals in the structure of high-speed analog microcircuits of various functions and analog interfaces based on them (for example, high-speed operational amplifiers (op amps), multidifferential op amps, etc.).

Известны схемы комплементарных дифференциальных входных каскадов (ДК) на биполярных, BiJFet и КМОП транзисторах [1-15]. ДК данного класса (так называемые dual-input-stage) стали основным усилительным элементом многих аналоговых устройств.Known schemes for complementary differential input stages (DC) on bipolar, BiJFet and CMOS transistors [1-15]. DCs of this class (the so-called dual-input-stage) have become the main amplifying element of many analog devices.

Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является входной каскад операционного усилителя, описанный в патенте US 5.770.972, содержащий первый 1 и второй 2 входные транзисторы одного типа проводимости, между эмиттерами которых включен первый 3 резистор местной отрицательной обратной связи, третий 4 и четвертый 5 входные транзисторы другого типа проводимости, между эмиттерами которых включен второй 6 резистор местной отрицательной обратной связи, первый 7 вход устройства, с которым связаны базы первого 1 и третьего 4 входных транзисторов, второй 8 вход устройства, с которым связаны базы второго 2 и четвертого 5 входных транзисторов, первый 9 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером первого 1 входного транзистора и первой 10 шиной источника питания, второй 11 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером второго 2 входного транзистора и первой 10 шиной источника питания, третий 12 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером третьего 4 входного транзистора и второй 13 шиной источника питания, четвертый 14 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером четвертого 5 входного транзистора и второй 13 шиной источника питания, причем коллектор первого 1 входного транзистора связан с первым 15 токовым выходом устройства, согласованным со второй 13 шиной источника питания, коллектор второго 2 входного транзистора соединен со вторым 16 токовым выходом устройства, согласованным со второй 13 шиной источника питания, коллектор третьего 4 входного транзистора соединен с третьим 17 токовым выходом устройства, согласованным с первой 10 шиной источника питания, коллектор четвертого 5 входного транзистора соединен с четвертым 18 токовым выходом устройства, согласованным с первой 10 шиной источника питания.The closest prototype (Fig. 1) of the claimed device is the input stage of the operational amplifier described in US patent 5.770.972, containing the first 1 and second 2 input transistors of the same conductivity type, between the emitters of which are included the first 3 local negative feedback resistor, the third 4 and the fourth 5 input transistors of a different type of conductivity, between the emitters of which a second 6 local negative feedback resistor is connected, the first 7 input of the device with which the bases of the first 1 and third 4 input transistors are connected c, the second 8 input of the device with which the bases of the second 2 and fourth 5 input transistors are connected, the first 9 current-stabilizing two-terminal connected between the emitter of the first 1 input transistor and the first 10 bus of the power source, the second 11 current-stabilizing two-terminal connected between the emitter of the second 2 input transistor and the first 10 bus power supply, the third 12 current-stabilizing bipolar connected between the emitter of the third 4 input transistor and the second 13 bus power supply, the fourth 14 current-stabilizing a two-terminal device connected between the emitter of the fourth 5 input transistor and the second 13 bus of the power supply, the collector of the first 1 input transistor connected to the first 15 current output of the device, matched with the second 13 bus of the power source, the collector of the second 2 input transistor connected to the second 16 current output of the device matched with the second 13 bus of the power source, the collector of the third 4 input transistor is connected to the third 17 current output of the device, matched with the first 10 bus of the power source, call the vector of the fourth 5 input transistor is connected to the fourth 18 current output of the device, consistent with the first 10 bus power source.

Существенный недостаток известного входного каскада состоит в том, что во время переходных процессов при большом импульсном входном дифференциальном сигнале он не обеспечивает большие приращения выходных токов, что не позволяет реализовать на его основе быстродействующие операционные усилители, непрерывные стабилизаторы напряжения с малыми уровнями «всплесков» и «провалов» выходного напряжения при импульсных токах нагрузки и т.д.A significant drawback of the known input stage is that during transients with a large pulse input differential signal, it does not provide large increments of the output currents, which does not allow for the implementation of high-speed operational amplifiers, continuous voltage stabilizers with low levels of "bursts" and " dips ”of the output voltage at pulsed load currents, etc.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в формировании различных (заданных разработчиком) уровней выходных динамических токов устройства, пропорциональных производной входного дифференциального напряжения (напряжения между входами 7 и 8). Это позволяет существенно повысить быстродействие многих подклассов аналоговых микросхем (операционные усилители, стабилизаторы напряжения и т.п.) и обеспечить идентичность переднего и заднего фронтов переходного процесса в схемах с отрицательной обратной связью.The main objective of the proposed invention is the formation of various (specified by the developer) levels of the output dynamic currents of the device, proportional to the derivative of the input differential voltage (voltage between inputs 7 and 8). This can significantly improve the performance of many subclasses of analog circuits (operational amplifiers, voltage stabilizers, etc.) and ensure the identity of the leading and trailing edges of the transient in negative feedback circuits.

Поставленная задача достигается тем, что во входном каскаде операционного усилителя фиг. 1, содержащем первый 1 и второй 2 входные транзисторы одного типа проводимости, между эмиттерами которых включен первый 3 резистор местной отрицательной обратной связи, третий 4 и четвертый 5 входные транзисторы другого типа проводимости, между эмиттерами которых включен второй 6 резистор местной отрицательной обратной связи, первый 7 вход устройства, с которым связаны базы первого 1 и третьего 4 входных транзисторов, второй 8 вход устройства, с которым связаны базы второго 2 и четвертого 5 входных транзисторов, первый 9 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером первого 1 входного транзистора и первой 10 шиной источника питания, второй 11 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером второго 2 входного транзистора и первой 10 шиной источника питания, третий 12 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером третьего 4 входного транзистора и второй 13 шиной источника питания, четвертый 14 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером четвертого 5 входного транзистора и второй 13 шиной источника питания, причем коллектор первого 1 входного транзистора связан с первым 15 токовым выходом устройства, согласованным со второй 13 шиной источника питания, коллектор второго 2 входного транзистора соединен со вторым 16 токовым выходом устройства, согласованным со второй 13 шиной источника питания, коллектор третьего 4 входного транзистора соединен с третьим 17 токовым выходом устройства, согласованным с первой 10 шиной источника питания, коллектор четвертого 5 входного транзистора соединен с четвертым 18 токовым выходом устройства, согласованным с первой 10 шиной источника питания, предусмотрены новые элементы и связи - между эмиттером первого 1 и четвертого 5 входных транзисторов включен первый 19 корректирующий конденсатор, а между эмиттером второго 2 и эмиттером третьего 4 входных транзисторов включен второй 20 корректирующий конденсатор.The problem is achieved in that in the input stage of the operational amplifier of FIG. 1, containing the first 1 and second 2 input transistors of one type of conductivity, between the emitters of which the first 3 local negative feedback resistor is connected, the third 4 and fourth 5 input transistors of another type of conductivity, between the emitters of which the second 6 local negative feedback resistor is connected, the first 7 the input of the device with which the bases of the first 1 and third 4 input transistors are connected, the second 8 the input of the device with which the bases of the second 2 and fourth 5 input transistors are connected, the first 9 current-stabilizing two x-pole connected between the emitter of the first 1 input transistor and the first 10 bus of the power supply, the second 11 current-stabilizing two-terminal, connected between the emitter of the second 2 input transistor and the first 10 bus of the power source, the third 12 current-stabilizing two-pole connected between the emitter of the third 4 input transistor and second 13 the power supply bus, the fourth 14 current-stabilizing two-terminal connected between the emitter of the fourth 5 input transistor and the second 13 bus power supply, and the collector the first 1 input transistor is connected to the first 15 current output of the device, matched to the second 13 bus of the power supply, the collector of the second 2 input transistor is connected to the second 16 current output of the device, matched to the second 13 bus of the power supply, the collector of the third 4 input transistor is connected to the third 17 the current output of the device, matched with the first 10 bus power supply, the collector of the fourth 5 input transistor is connected to the fourth 18 current output of the device, matched with the first 10 bus power source ika power provided new elements and connections - between the emitter of one of the first and fourth input transistors 5 included a first adjustment capacitor 19 and between the emitter of the second 2 and the emitter of the third input transistor 4 is turned on a second correction capacitor 20.

Схема усилителя-прототипа представлена на чертеже фиг. 1. На чертеже фиг. 2 показано заявляемое устройство в соответствии с п. 1 формулы изобретения.The prototype amplifier circuit is shown in FIG. 1. In the drawing of FIG. 2 shows the inventive device in accordance with paragraph 1 of the claims.

На чертеже фиг. 3 приведена схема заявляемого входного каскада в соответствии с п. 2 формулы изобретения.In the drawing of FIG. 3 shows a diagram of the inventive input stage in accordance with paragraph 2 of the claims.

На чертеже фиг. 4 приведена схема заявляемого входного каскада при его реализации на основе КМОП транзисторов.In the drawing of FIG. 4 shows a diagram of the inventive input stage when it is implemented based on CMOS transistors.

На чертеже фиг. 5 показана схема заявляемого входного каскада в структуре быстродействующего КМОП ОУ.In the drawing of FIG. 5 shows a diagram of the inventive input stage in the structure of high-speed CMOS op-amp.

На чертеже фиг. 6 представлена схема заявляемого входного каскада в структуре быстродействующего КМОП ОУ с конкретным выполнением токовых зеркал 23 и 24.In the drawing of FIG. 6 shows a diagram of the inventive input stage in the structure of a high-speed CMOS op-amp with the specific implementation of current mirrors 23 and 24.

На чертеже фиг. 7 приведена схема заявляемого входного каскада в структуре быстродействующего ОУ в среде Orcad на моделях транзисторов tsmc035_t65.In the drawing of FIG. 7 is a diagram of the inventive input stage in the structure of a high-speed op-amp in an Orcad environment on tsmc035_t65 transistor models.

На чертеже фиг. 8 показана амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) коэффициента усиления схемы разомкнутого ОУ фиг. 7 при следующих емкостях корректирующих конденсаторов 19, 20 и 27: C19=C20=0, С27=1 пФ.In the drawing of FIG. 8 shows the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the gain of an open-loop op amp circuit of FIG. 7 with the following capacities of correction capacitors 19, 20 and 27: C 19 = C 20 = 0, C 27 = 1 pF.

На чертеже фиг. 9 представлены осциллограммы входного и выходного напряжений ОУ (передний фронт) при разных значениях емкостей корректирующих конденсаторов 19 и 20 (C19=C20=Cvar), а также при емкости основного корректирующего конденсатора 27 С27=1 пФ, токах I9=I12=I14=10 мкA, ширине импульса 1 мкс.In the drawing of FIG. Figure 9 shows the waveforms of the input and output voltages of the op-amp (leading edge) for different capacitances of the correction capacitors 19 and 20 (C 19 = C 20 = Cvar), as well as the capacitance of the main correction capacitor 27 C 27 = 1 pF, currents I 9 = I 12 = I 14 = 10 μA, pulse width 1 μs.

На чертеже фиг. 10 показаны осциллограммы входного и выходного напряжений ОУ (задний фронт) при разных значениях емкостей корректирующих конденсаторов 19 и 20 (C19=C20=Cvar), а также при емкости основного корректирующего конденсатора 27 С27=1 пФ, токах I9=I12=I14=10 мкA, ширине импульса 1 мкс.In the drawing of FIG. Figure 10 shows the waveforms of the input and output voltages of the op amp (trailing edge) for different capacitances of the correction capacitors 19 and 20 (C 19 = C 20 = Cvar), as well as the capacitance of the main correction capacitor 27 C 27 = 1 pF, currents I 9 = I 12 = I 14 = 10 μA, pulse width 1 μs.

Входной каскад быстродействующего операционного усилителя фиг. 2 содержит первый 1 и второй 2 входные транзисторы одного типа проводимости, между эмиттерами которых включен первый 3 резистор местной отрицательной обратной связи, третий 4 и четвертый 5 входные транзисторы другого типа проводимости, между эмиттерами которых включен второй 6 резистор местной отрицательной обратной связи, первый 7 вход устройства, с которым связаны базы первого 1 и третьего 4 входных транзисторов, второй 8 вход устройства, с которым связаны базы второго 2 и четвертого 5 входных транзисторов, первый 9 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером первого 1 входного транзистора и первой 10 шиной источника питания, второй 11 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером второго 2 входного транзистора и первой 10 шиной источника питания, третий 12 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером третьего 4 входного транзистора и второй 13 шиной источника питания, четвертый 14 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером четвертого 5 входного транзистора и второй 13 шиной источника питания, причем коллектор первого 1 входного транзистора связан с первым 15 токовым выходом устройства, согласованным со второй 13 шиной источника питания, коллектор второго 2 входного транзистора соединен со вторым 16 токовым выходом устройства, согласованным со второй 13 шиной источника питания, коллектор третьего 4 входного транзистора соединен с третьим 17 токовым выходом устройства, согласованным с первой 10 шиной источника питания, коллектор четвертого 5 входного транзистора соединен с четвертым 18 токовым выходом устройства, согласованным с первой 10 шиной источника питания. Между эмиттером первого 1 и четвертого 5 входных транзисторов включен первый 19 корректирующий конденсатор, а между эмиттером второго 2 и эмиттером третьего 4 входных транзисторов включен второй 20 корректирующий конденсатор.The input stage of the high-speed operational amplifier of FIG. 2 contains the first 1 and second 2 input transistors of one type of conductivity, between the emitters of which the first 3 local negative feedback resistor is connected, the third 4 and fourth 5 input transistors of another type of conductivity, between the emitters of which the second 6 local negative feedback resistor is connected, the first 7 the input of the device with which the bases of the first 1 and third 4 input transistors are connected, the second 8 the input of the device with which the bases of the second 2 and fourth 5 input transistors are connected, the first 9 current-stabilizing two a wicker gate connected between the emitter of the first 1 input transistor and the first 10 bus of the power supply, the second 11 current-stabilizing bipolar connected between the emitter of the second 2 input transistor and the first 10 bus of the power supply, the third 12 current-stabilizing bipolar connected between the emitter of the third 4 input transistor and second 13 the power supply bus, the fourth 14 current-stabilizing two-terminal connected between the emitter of the fourth 5 input transistor and the second 13 power supply bus, and the collector ne the first 1 input transistor is connected to the first 15 current output of the device, matched to the second 13 bus of the power supply, the collector of the second 2 input transistor is connected to the second 16 current output of the device, matched to the second 13 bus of the power supply, the collector of the third 4 input transistor is connected to the third 17 the current output of the device, matched with the first 10 bus power supply, the collector of the fourth 5 input transistor is connected to the fourth 18 current output of the device, matched with the first 10 bus source but nutrition. The first 19 correction capacitor is connected between the emitter of the first 1 and fourth 5 input transistors, and the second 20 correction capacitor is connected between the emitter of the second 2 and the emitter of the third 4 input transistors.

На чертеже фиг. 3, в соответствии с п. 2 формулы изобретения, последовательно с первым 19 корректирующим конденсатором включен первый 21 корректирующий резистор, а последовательно со вторым 20 корректирующим конденсатором включен второй 22 корректирующий резистор.In the drawing of FIG. 3, in accordance with paragraph 2 of the claims, the first 21 correction resistor is connected in series with the first 19 correction capacitor, and the second 22 correction resistor is connected in series with the second 20 correction capacitor.

На чертеже фиг. 4 приведена схема заявляемого входного каскада при его реализации на основе КМОП транзисторов.In the drawing of FIG. 4 shows a diagram of the inventive input stage when it is implemented based on CMOS transistors.

На чертеже фиг. 5 показана схема заявляемого входного каскада в структуре быстродействующего КМОП ОУ, который содержит дополнительные токовые зеркала 23 и 24, буферный усилитель 25, выход которого 26 является выходом операционного усилителя, и основной корректирующий конденсатор 27, обеспечивающий устойчивость ОУ и формирующих его частоту единичного усиления.In the drawing of FIG. 5 shows a diagram of the inventive input stage in the structure of a high-speed CMOS op-amp, which contains additional current mirrors 23 and 24, a buffer amplifier 25, the output of which 26 is the output of an operational amplifier, and the main correction capacitor 27, which ensures the stability of the op-amp and the unit gain frequency forming it.

На чертеже фиг. 6 представлена схема заявляемого входного каскада в структуре быстродействующего КМОП ОУ с конкретным выполнением дополнительных токовых зеркал 23 и 24, которые реализованы соответственно на транзисторах 28, 29 и 30, 31.In the drawing of FIG. 6 is a diagram of the inventive input stage in the structure of a high-speed CMOS op-amp with the specific implementation of additional current mirrors 23 and 24, which are implemented respectively on transistors 28, 29 and 30, 31.

Рассмотрим работу заявляемого устройства фиг. 2.Consider the operation of the inventive device of FIG. 2.

Основная особенность предлагаемого дифференциального каскада - формирование больших импульсных токов на втором 16 и третьем 17, а также первом 15 и четвертом 18 токовых выходах при импульсном изменении входного дифференциального напряжения (напряжения между первым 7 и вторым 8 входами) как для положительной, так и для отрицательной полярности uвх.The main feature of the proposed differential cascade is the formation of large pulsed currents at the second 16 and third 17, as well as the first 15 and fourth 18 current outputs with a pulse change in the input differential voltage (voltage between the first 7 and second 8 inputs) for both positive and negative polarity u in .

Для положительной полярности

Figure 00000001
амплитуда выходного токового импульса определяется первым 19 корректирующим конденсатором, а для отрицательной
Figure 00000002
- вторым 20 корректирующим конденсаторомFor positive polarity
Figure 00000001
the amplitude of the output current pulse is determined by the first 19 correction capacitor, and for negative
Figure 00000002
- second 20 correction capacitor

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

При этом максимальное значение токов выходов зависит от сопротивлений эмиттерных переходов первого 1 и четвертого 5, а также второго 2 и третьего 4 входных транзисторов. Введение (в соответствии с п. 2 формулы изобретения) последовательно с первым 19 и вторым 20 конденсаторами корректирующих резисторов 21 и 22, а также путем выбора численных значений емкости первого 19 и второго 20 конденсаторов (С19, С20) позволяет управлять численными значениями максимальных выходных токов, в частности выбирать их неодинаковыми для разных полярностей входного напряжения. Это важное свойство заявляемой схемы способствует устранению так называемой динамической асимметрии, проявляющейся в неодинаковых переходных процессах при положительном и отрицательном импульсном входном сигнале, например, в операционных усилителях. При этом в схеме фиг. 3 максимальные токи выходов могут ограничиваться на заданном уровне.In this case, the maximum value of the output currents depends on the resistance of the emitter junctions of the first 1 and fourth 5, as well as the second 2 and third 4 input transistors. The introduction (in accordance with paragraph 2 of the claims) in series with the first 19 and second 20 capacitors of the correction resistors 21 and 22, as well as by selecting the numerical values of the capacitance of the first 19 and second 20 capacitors (C19, C20) allows you to control the numerical values of the maximum output currents , in particular, to choose them unequal for different input voltage polarities. This important property of the claimed circuit helps to eliminate the so-called dynamic asymmetry, which manifests itself in uneven transient processes with a positive and negative pulse input signal, for example, in operational amplifiers. Moreover, in the circuit of FIG. 3 maximum output currents can be limited at a given level.

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

где R21, R22 - сопротивления первого 21 и второго 22 корректирующих резисторов.where R 21 , R 22 - resistance of the first 21 and second 22 correction resistors.

Схема фиг. 4, соответствующая фиг. 2, реализована на КМОП транзисторах, у которых затвор соответствует базе, исток - эмиттеру, а сток - коллектору биполярного транзистора.The circuit of FIG. 4 corresponding to FIG. 2, is implemented on CMOS transistors in which the gate corresponds to the base, the source to the emitter, and the drain to the collector of a bipolar transistor.

Схемы фиг. 5 и фиг. 6 показывает возможность применения заявляемой схемы входного каскада в структуре КМОП быстродействующего ОУ.The diagrams of FIG. 5 and FIG. 6 shows the possibility of using the inventive input stage circuit in the CMOS structure of a high-speed op-amp.

Компьютерное моделирование схемы фиг. 6 в среде Orcad (фиг. 7) на моделях транзисторов tsmc035_t65 показывает (фиг. 9, таблица 1 и фиг. 10, таблица 2), что максимальная скорость нарастания выходного напряжения ОУ фиг. 6 увеличивается (для переднего фронта) более чем в 20 раз, а для заднего - более чем в 40 раз. При необходимости данная асимметрия может быть уменьшена за счет выбора разных сопротивлений первого 21 и второго 22 корректирующих резисторов. Важно заметить, что такой выигрыш обеспечивается при работе входного каскада в режиме микротоков (I9=I11=I12=I14=10 мкА).Computer simulation of the circuit of FIG. 6 in the Orcad environment (FIG. 7) on the transistor models tsmc035_t65 shows (FIG. 9, table 1 and FIG. 10, table 2) that the maximum slew rate of the output voltage of the op-amp of FIG. 6 increases (for the leading edge) by more than 20 times, and for the trailing edge - by more than 40 times. If necessary, this asymmetry can be reduced by choosing different resistances of the first 21 and second 22 correction resistors. It is important to note that such a gain is achieved when the input stage is in microcurrent mode (I 9 = I 11 = I 12 = I 14 = 10 μA).

Таким образом, заявляемое устройство характеризуется более высоким быстродействием в сравнении с прототипом.Thus, the claimed device is characterized by a higher speed in comparison with the prototype.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST

1. Патент ЕР 1150423 А2, fig. 31. Patent EP 1150423 A2, fig. 3

2. Патент US 61949622. Patent US 6194962

3. Патент US 5714906, fig. 9а3. Patent US 5714906, fig. 9a

4. Патент US 64336374. Patent US 6433637

5. Патентная заявка US 2001/0052818, fig. 1, fig. 95. Patent application US 2001/0052818, fig. 1, fig. 9

6. Патент US 68225136. Patent US 6822513

7. Патентная заявка US 2005/00016817. Patent application US 2005/0001681

8. Патентная заявка US 2007/0159248, fig. 28. Patent application US 2007/0159248, fig. 2

9. Патент US 57149069. Patent US 5714906

10. Патент US 463674310. Patent US 4636743

11. Патент US 478363711. Patent US 4783637

12. Патент US 529114912. Patent US 5291149

13. Патент US 4649352, fig. 113. US Pat. No. 4,649,352, fig. one

14. Патент US 5512859, fig. 114. Patent US 5512859, fig. one

15. Патент US 5770972.15. Patent US 5770972.

Claims (2)

1. Входной каскад быстродействующего операционного усилителя, содержащий первый (1) и второй (2) входные транзисторы одного типа проводимости, между эмиттерами которых включен первый (3) резистор местной отрицательной обратной связи, третий (4) и четвертый (5) входные транзисторы другого типа проводимости, между эмиттерами которых включен второй (6) резистор местной отрицательной обратной связи, первый (7) вход устройства, с которым связаны базы первого (1) и третьего (4) входных транзисторов, второй (8) вход устройства, с которым связаны базы второго (2) и четвертого (5) входных транзисторов, первый (9) токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером первого (1) входного транзистора и первой (10) шиной источника питания, второй (11) токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером второго (2) входного транзистора и первой (10) шиной источника питания, третий (12) токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером третьего (4) входного транзистора и второй (13) шиной источника питания, четвертый (14) токостабилизирующий двухполюсник, включенный между эмиттером четвертого (5) входного транзистора и второй (13) шиной источника питания, причем коллектор первого (1) входного транзистора связан с первым (15) токовым выходом устройства, согласованным со второй (13) шиной источника питания, коллектор второго (2) входного транзистора соединен со вторым (16) токовым выходом устройства, согласованным со второй (13) шиной источника питания, коллектор третьего (4) входного транзистора соединен с третьим (17) токовым выходом устройства, согласованным с первой (10) шиной источника питания, коллектор четвертого (5) входного транзистора соединен с четвертым (18) токовым выходом устройства, согласованным с первой (10) шиной источника питания, отличающийся тем, что между эмиттером первого (1) и четвертого (5) входных транзисторов включен первый (19) корректирующий конденсатор, а между эмиттером второго (2) и эмиттером третьего (4) входных транзисторов включен второй (20) корректирующий конденсатор.1. The input stage of a high-speed operational amplifier containing the first (1) and second (2) input transistors of one type of conductivity, between the emitters of which the first (3) local negative feedback resistor is connected, the third (4) and fourth (5) input transistors of another conductivity type, between the emitters of which a second (6) local negative feedback resistor is connected, the first (7) input of the device with which the bases of the first (1) and third (4) input transistors are connected, the second (8) input of the device with which base second o (2) and fourth (5) input transistors, the first (9) current-stabilizing two-terminal connected between the emitter of the first (1) input transistor and the first (10) bus of the power source, the second (11) current-stabilizing two-terminal connected between the emitter of the second (2 ) of the input transistor and the first (10) bus of the power source, the third (12) current-stabilizing two-terminal connected between the emitter of the third (4) input transistor and the second (13) bus of the power source, the fourth (14) current-stabilizing two-pole connected between the emitter a solid (5) input transistor and a second (13) power supply bus, the collector of the first (1) input transistor connected to the first (15) current output of the device, matched with the second (13) power supply bus, the collector of the second (2) input transistor connected to the second (16) current output of the device, matched to the second (13) bus of the power supply, the collector of the third (4) input transistor connected to the third (17) current output of the device, matched to the first (10) bus of the power supply, the collector of the fourth ( 5) input The resistor is connected to the fourth (18) current output of the device, matched with the first (10) bus of the power source, characterized in that the first (19) correction capacitor is connected between the emitter of the first (1) and fourth (5) input transistors, and between the emitter of the second (2) and an emitter of a third (4) input transistor includes a second (20) correction capacitor. 2. Входной каскад быстродействующего операционного усилителя по п. 1, отличающийся тем, что последовательно с первым (19) корректирующим конденсатором включен первый (21) корректирующий резистор, а последовательно со вторым (20) корректирующим конденсатором включен второй (22) корректирующий резистор.2. The input stage of the high-speed operational amplifier according to claim 1, characterized in that the first (21) correction resistor is connected in series with the first (19) correction capacitor, and the second (22) correction resistor is connected in series with the second (20) correction capacitor.
RU2017139038A 2017-11-09 2017-11-09 Input stage of high-speed operational amplifier RU2668983C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139038A RU2668983C1 (en) 2017-11-09 2017-11-09 Input stage of high-speed operational amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017139038A RU2668983C1 (en) 2017-11-09 2017-11-09 Input stage of high-speed operational amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2668983C1 true RU2668983C1 (en) 2018-10-05

Family

ID=63798475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017139038A RU2668983C1 (en) 2017-11-09 2017-11-09 Input stage of high-speed operational amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2668983C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5512859A (en) * 1994-11-16 1996-04-30 National Semiconductor Corporation Amplifier stage having compensation for NPN, PNP beta mismatch and improved slew rate
US5770972A (en) * 1992-03-16 1998-06-23 Zero Impedance Systems, Inc. Coupling circuit
US20070159248A1 (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Nec Electronics Corporation Differential amplifier, data driver and display device
RU2504896C1 (en) * 2012-08-14 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Input stage of high-speed operational amplifier

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5770972A (en) * 1992-03-16 1998-06-23 Zero Impedance Systems, Inc. Coupling circuit
US5512859A (en) * 1994-11-16 1996-04-30 National Semiconductor Corporation Amplifier stage having compensation for NPN, PNP beta mismatch and improved slew rate
US20070159248A1 (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Nec Electronics Corporation Differential amplifier, data driver and display device
RU2504896C1 (en) * 2012-08-14 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Input stage of high-speed operational amplifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110391788B (en) Control circuit of power amplifier
KR100877626B1 (en) Class A amplifier and input stage circuit for it
RU2566963C1 (en) Differential input stage of high-speed operational amplifier for cmos technological processes
Prokopenko et al. The method of speeding of the operational amplifiers based on the folded cascode
US20070216483A1 (en) Differential amplifier stage
CN107171650B (en) Variable gain amplifier circuit
RU2668983C1 (en) Input stage of high-speed operational amplifier
US9716479B2 (en) Variable gain amplifier
RU2331971C1 (en) Differential amplifier with extended rating of operation
RU2683249C1 (en) Compensator voltage stabilizer
RU2333593C1 (en) Differential amplifier with wider active operation range
Bonteanu A wide range fine tuning capacitance multiplier
JPH04307804A (en) Final stage of unit gain
RU2446554C1 (en) Differential operational amplifier with paraphase output
RU2668968C1 (en) Fast-acting differential operating amplifier for operation at low temperatures
RU2710846C1 (en) Composite transistor based on complementary field-effect transistors with control p-n junction
RU2790616C1 (en) Fast buffer ab class amplifier
RU2439780C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2421878C1 (en) Cascode broadband amplifier
Cracan et al. Wide dynamic range current mirror
Bonteanu A Review of Capacitance Multiplication Techniques
JPH0793543B2 (en) Voltage repeater circuit
RU2802051C1 (en) High-speed op-amplifier output stage
JP2004282479A (en) Transconductance amplifier
RU2790615C1 (en) High-speed buffer amplifier with nonlinear correction class ab

Legal Events

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

Effective date: 20191110