Каскодный дифференциальный усилитель



Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель
Каскодный дифференциальный усилитель

 


Владельцы патента RU 2402151:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") (RU)

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с. смещения нуля). Технический результат - уменьшение напряжения смещения. Каскодный дифференциальный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (ДК) (1), первый (2) выходной транзистор (Т), эмиттер которого связан с первым (3) токовым выходом входного ДК (1), коллектор подключен ко входу токового зеркала (4), а база соединена со вспомогательным источником напряжения (5), второй (6) выходной Т, эмиттер которого связан со вторым (7) токовым выходом входного ДК (1), а коллектор подключен к выходу токового зеркала (4) и входу (8) буферного усилителя (9), причем проводимость входного Т (10) буферного усилителя (9) совпадает с проводимостью Т (2) и Т (6). База Т (6) соединена с эмиттером Т (2). 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с. смещения нуля).

В современной радиоэлектронной аппаратуре находят применение дифференциальные усилители (ДУ) с существенными различными параметрами. Особое место занимают ДУ с каскодной архитектурой (КДУ), характеризующиеся наибольшей широкополосностью. Предлагаемое изобретение относится к данному типу ДУ.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является классическая схема КДУ, фиг.1, представленная в виде промежуточного каскада КДУ по патентной заявке США №2008/0136522, которая присутствует в ряде других патентов [1-10].

Существенный недостаток известного КДУ, фиг.1, состоит в том, что он имеет повышенное значение систематической составляющей напряжения смещения нуля Uсм.

Основная цель предлагаемого изобретения состоит в уменьшении Uсм.

Поставленная цель достигается тем, что в каскодном дифференциальном усилителе, фиг.1, содержащем входной дифференциальный каскад 1, первый 2 выходной транзистор, эмиттер которого связан с первым 3 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, коллектор подключен ко входу токового зеркала 4, а база соединена со вспомогательным источником напряжения 5, второй 6 выходной транзистор, эмиттер которого связан со вторым 7 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, а коллектор подключен к выходу токового зеркала 4 и входу 8 буферного усилителя 9, причем проводимость входного транзистора 10 буферного усилителя 9 совпадает с проводимостью первого 2 и второго 6 выходных транзисторов, предусмотрены новые элементы и связи - база второго 6 выходного транзистора соединена с эмиттером первого 2 выходного транзистора.

Схема усилителя-прототипа показана на фиг.1. На фиг.2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения, реализованная на р-n-р транзисторах 2, 6, 10.

На фиг.3 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения, реализованная на n-р-n транзисторах 2, 6, 10.

На фиг.4, соответствующей п.1 формулы изобретения, в качестве транзисторов 2, 6 и 10 используются n-p-n транзисторы, а во входном дифференциальном каскаде 1 - р-n-р транзисторы 16 и 17.

На фиг.5 представлена схема усилителя-прототипа в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар».

На фиг.6 представлена схема заявляемого устройства в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар» для случая, когда в схеме используется идеальное токовое зеркало.

На фиг.7 приведены графики температурной зависимости напряжения смещения нуля схем на фиг.5 и фиг.6.

На фиг.8 представлена схема прототипа - фиг.1 в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар» для случая, когда в ней используется реальное токовое зеркало Вильсона.

На фиг.9 представлена схема заявляемого устройства для случая, когда в ней используется реальное токовое зеркало Вильсона.

На фиг.10 приведены графики температурной зависимости напряжения смещения нуля схем на фиг.8 и фиг.9.

На фиг.11 показана схема на фиг.4 в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП Hi ill «Пульсар», а на фиг.12 - схема усилителя-прототипа, соответствующая схеме на фиг.1.

Каскодный дифференциальный усилитель, фиг.2, содержит входной дифференциальный каскад 1, первый 2 выходной транзистор, эмиттер которого связан с первым 3 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, коллектор подключен ко входу токового зеркала 4, а база соединена со вспомогательным источником напряжения 5, второй 6 выходной транзистор, эмиттер которого связан со вторым 7 токовым выходом входного дифференциального каскада 1, а коллектор подключен к выходу токового зеркала 4 и входу 8 буферного усилителя 9, причем проводимость входного транзистора 10 буферного усилителя 9 совпадает с проводимостью первого 2 и второго 6 выходных транзисторов. База второго 6 выходного транзистора соединена с эмиттером первого 2 выходного транзистора.

В схеме на фиг.3, а также на фиг.4 в соответствии с п.2 формулы изобретения эмиттер первого 2 выходного транзистора связан с первым 3 токовым выходом входного дифференциального каскада 1 через вспомогательный двухполюсник (p-n переход) 15.

Рассмотрим факторы, определяющие систематическую составляющую напряжения смещения нуля Uсм в схеме на фиг.2.

На основе первого закона Кирхгофа можно записать следующие уравнения для коллекторных (Iк) и эмиттерных (Iэ) токов транзисторов 2 и 6, а также входного (Iвх.4) и выходного (Iвых.4) токов токового зеркала 4:

где Iб.р - ток базы n-p-n транзисторов 2, 6, 10.

С учетом уравнений (1)-(6) находим, что в узле «А» происходит взаимная компенсация базовых токов однотипных транзисторов 6, 2, 10:

Как следствие, это не требует смещения нуля ДУ на величину напряжения Uсм, подача которого на входы Bx.(+)1, Bx.(-)2 компенсирует разностный ток Iр в узле «А». Таким образом, в заявляемом устройстве уменьшается систематическая составляющая Uсм, обусловленная конечной величиной β транзисторов и его радиационной или температурной зависимостью. Как следствие, это уменьшает Uсм, так как разностный ток Iр в узле «А» создает Uсм, зависящее от крутизны преобразования входного напряжения uвх ДУ, фиг.2, в выходной ток узла «А»

где rэ13=rэ14 - сопротивления эмиттерных переходов входных транзисторов 13 и 14 дифференциального каскада 1.

Поэтому для схемы на фиг.2

где φТ=26 мВ - температурный потенциал.

В ДУ-прототипе Ip≠0 (Iр=Iб.n), поэтому здесь систематическая составляющая Uсм получается на порядок больше (Uсм=-652 мкВ), чем в заявляемой схеме (Uсм=25 мкВ).

Компьютерное моделирование схем на фиг.5 и фиг.6, фиг.8 и фиг.9, фиг.11 и фиг.12 подтверждает данные теоретические выводы.

Таким образом, заявляемое устройство обладает существенными преимуществами в сравнении с прототипом.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Патент США №4.801.893, fig.6a.

2. Патентная заявка США 2007/0115056, fig.1.

3. А.с. СССР №922698.

4. Патент США №4.232.273.

5. Патент Японии №53-35352.

6. Патент Японии №1264806.

7. Патентная заявка США 2007/0188191.

8. Патентная заявка США 2007/0188191.

9. Патент Франции №2227574.

10. Патент США №3.482.177 fig.5.

1. Каскодный дифференциальный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад (1), первый (2) выходной транзистор, эмиттер которого связан с первым (3) токовым выходом входного дифференциального каскада (1), коллектор подключен ко входу токового зеркала (4), а база соединена со вспомогательным источником напряжения (5), второй (6) выходной транзистор, эмиттер которого связан со вторым (7) токовым выходом входного дифференциального каскада (1), а коллектор подключен к выходу токового зеркала (4) и входу (8) буферного усилителя (9), причем проводимость входного транзистора (10) буферного усилителя (9) совпадает с проводимостью первого (2) и второго (6) выходных транзисторов, отличающийся тем, что база второго (6) выходного транзистора соединена с эмиттером первого (2) выходного транзистора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что эмиттер первого (2) выходного транзистора связан с первым (3) токовым выходом входного дифференциального каскада (1) через вспомогательный двухполюсник (15).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, решающих усилителях с малыми значениями напряжения смещения нуля).

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления широкополосных сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (операционных усилителях, непрерывных стабилизаторов напряжения, перемножителей сигналов и т.д.).

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и решающих усилителях с малыми значениями э.д.с.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, SiGe-операционных усилителях (ОУ), компараторах).

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов датчиков с высоким внутренним сопротивлением, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, операционных усилителях, широкополосных и избирательных усилителях, фильтрах и т.п.).

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов датчиков с высоким внутренним сопротивлением, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, операционных усилителях, широкополосных и избирательных усилителях, фильтрах и т.п.).

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве входных и промежуточных каскадов аналоговых микросхем различного функционального назначения (высокочастотных и сверхвысокочастотных усилителях, драйверах линий связи, фильтрах и т.д.).

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве усилителя переменного тока, коэффициенты передачи по напряжению которого (Kу1, Kу2) зависят от уровня сигнала управления (Uу ).

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля)

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в прецизионных компараторах и операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля)

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля)

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля)

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями э.д.с

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в компараторах и прецизионных операционных усилителях (ОУ) с малыми значениями эдс смещения нуля)
Наверх