Дифференциальный инструментальный усилитель с парафазным выходом

Изобретение относится к области аналоговой усилительной техники. Технический результат: повышение значения коэффициента передачи по напряжению. Для этого предложен дифференциальный инструментальный усилитель с парафазным выходом, который содержит неинвертирующий вход (1) устройства и синфазный ему неинвертирующий выход (2) устройства, инвертирующий вход (3) устройства и синфазный ему инвертирующий выход (4) устройства, первый (5) входной дифференциальный каскад, второй (8) входной дифференциальный каскад, выходной дифференциальный каскад (14), при этом в схему введен дополнительный дифференциальный каскад (20), неинвертирующий вход (21) которого соединен с неинвертирующим (1) входом устройства, инвертирующий вход (22) дополнительного дифференциального каскада (20) подключен к инвертирующему (3) входу устройства, первый (23) токовый выход дополнительного дифференциального каскада (20) связан с первым (12) токовым выходом второго (8) входного дифференциального каскада, а второй (24) токовый выход дополнительного дифференциального каскада (20) связан со вторым (16) токовым выходом второго (8) входного дифференциального каскада. 5 ил.

 

Изобретение относится к области аналоговой усилительной техники и может быть использовано в качестве драйвера, обеспечивающего передачу дифференциальных сигналов по двухпроводным линиям связи, а также в виде усилителя выходных сигналов классических мостовых измерительных систем.

В современных устройствах передачи информации и датчиковых системах находят применение дифференциальные инструментальные усилители (ИУ) с парафазным выходом, обеспечивающие усиление аналоговых и цифровых дифференциальных сигналов [1-27].

Известны драйверы дифференциальных линий связи на основе классических операционных усилителей с парафазным выходом, коэффициент передачи которых выбирается исходя из затухания сигнала в линии связи и определяется резисторами двухканальной отрицательной обратной связи [1-12].

Известны ИУ для работы с дифференциальными линиями связи, реализуемые на основе серийных микросхем мультидифференциальных операционных усилителей (МОУ), в которых с помощью резисторов вводится двухканальная отрицательная обратная связь [13-17, 18 (fig. 4, fig. 8d), 19-20]. Данные ИУ могут обеспечить необходимое усиление входного сигнала (1,5-2 раза). Однако они требуют применения внешних (по отношению к микросхеме) резисторов, которые включаются между входами и парафазными выходами микросхемы МОУ. Следует заметить, что сегодня ведущими микроэлектронными фирмами мира выпускаются более 20 типов микросхем МОУ.

Известны инструментальные усилители (ИУ) и драйверы дифференциальных линий связи на их основе, реализуемые на базе МОУ, которые не содержат резисторов отрицательной обратной связи [21-22, 18 (fig. 8b), 23-26]. В устройствах данного подкласса парафазные выходы МОУ связаны с его парафазными входами непосредственно - без каких-либо пассивных элементов. Это положительно сказывается на ряде статических и динамических характеристик ИУ (диапазоне рабочих частот, напряжении смещения нуля, быстродействии, шумах и т.д.). Предлагаемый дифференциальный инструментальный усилитель относится к данному подклассу аналоговых преобразователей сигналов.

Ближайшим прототипом заявляемого устройства является дифференциальный инструментальный усилитель с парафазным выходом (фиг. 1), представленный в статье Duque-Carrillo J., Torelli G., Perez-Aloe R. Valverde J., Maloberti F. "Fully differential basic bulding blocks based on fully differential difference amplifiers with unity-gain difference feddback," IEEE Trans. Circuits Syst.-I, vol. 42, No. 3, March 1995, p. 191, fig. 1, fig. 2a. Кроме этого данное техническое решение описано в статье [27] (при введении 100% отрицательной обратной связи), а также в работах [21, 23-26]. Он содержит (фиг. 1) неинвертирующий вход 1 устройства и синфазный ему неинвертирующий выход 2 устройства, инвертирующий вход 3 устройства и синфазный ему инвертирующий выход 4 устройства, первый 5 входной дифференциальный каскад, инвертирующий вход 6 которого соединен с неинвертирующим выходом 2 устройства, а неинвертирующий вход 7 соединен с инвертирующим выходом 4 устройства, второй 8 входной дифференциальный каскад, неинвертирующий вход 9 которого подключен к неинвертирующему входу 1 устройства, а инвертирующий вход 10 соединен с инвертирующим входом 3 устройства, первый 11 токовый выход первого 5 входного дифференциального каскада соединен с первым 12 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада и подключен к первому 13 входу выходного дифференциального каскада 14, второй 15 токовый выход первого 5 входного дифференциального каскада соединен со вторым 16 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада и подключен ко второму 17 входу выходного дифференциального каскада 14, неинвертирующий выход 2 устройства и инвертирующий выход 4 устройства соединены с соответствующими первым 18 и вторым 19 выходами выходного дифференциального каскада 14, причем первый 11 токовый выход первого 5 входного дифференциального каскада и первый 12 токовый выход второго 8 входного дифференциального каскада синфазны относительно соответствующих неинвертирующих входов 7 и 9 первого 5 и второго 8 входных дифференциальных каскадов, первый 11 и второй 15 токовые выходы первого 5 входного дифференциального каскада противофазны, первый 12 и второй 16 токовые выходы второго 8 входного дифференциального каскада противофазны, неинвертирующий вход 7 первого 5 входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход 2 устройства синфазны, неинвертирующий вход 9 второго 8 входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход 2 устройства синфазны, инвертирующий вход 3 устройства и инвертирующий выход 4 устройства синфазны, неинвертирующий выход 2 устройства и инвертирующий выход 4 устройства противофазны, инвертирующий вход 6 первого 5 входного дифференциального каскада и неинвертирущий выход 2 устройства противофазны, инвертирующий вход 10 второго 8 входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход 2 устройства противофазны.

Существенный недостаток дифференциального инструментального усилителя-прототипа состоит в том, что без резисторов обратной связи он обеспечивает дифференциальный коэффициент передачи по напряжению (Ку) не более единицы. Это не позволяет, например, компенсировать потери сигнала в двухпроводной линии связи. С другой стороны, введение внешних резисторов в микросхему серийно выпускаемого мультидифференциального операционного усилителя (МОУ) не всегда целесообразно (появляются дополнительные шумы и наводки, увеличивается нестабильность напряжения смещения нуля, подчеркивается влияние разброса параметров резисторов на симметрию выходных сигналов и их нелинейные искажения и т.д.).

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в получении коэффициента передачи по напряжению на уровне двух единиц (Ку=2) дифференциального инструментального усилителя при 100% отрицательной обратной связи, т.е. при отсутствии соответствующих резисторов. Это позволит скомпенсировать потери аналогового или цифрового сигналов при их передаче по двухпроводным линиям связи и не потребует включения внешних элементов к микросхеме МОУ.

Поставленная задача достигается тем, что в дифференциальном инструментальном усилителе с парафазным выходом фиг. 1, содержащем неинвертирующий вход 1 устройства и синфазный ему неинвертирующий выход 2 устройства, инвертирующий вход 3 устройства и синфазный ему инвертирующий выход 4 устройства, первый 5 входной дифференциальный каскад, инвертирующий вход 6 которого соединен с неинвертирующим выходом 2 устройства, а неинвертирующий вход 7 соединен с инвертирующим выходом 4 устройства, второй 8 входной дифференциальный каскад, неинвертирующий вход 9 которого подключен к неинвертирующему входу 1 устройства, а инвертирующий вход 10 соединен с инвертирующим входом 3 устройства, первый 11 токовый выход первого 5 входного дифференциального каскада соединен с первым 12 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада и подключен к первому 13 входу выходного дифференциального каскада 14, второй 15 токовый выход первого 5 входного дифференциального каскада соединен со вторым 16 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада и подключен ко второму 17 входу выходного дифференциального каскада 14, неинвертирующий выход 2 устройства и инвертирующий выход 4 устройства соединены с соответствующими первым 18 и вторым 19 выходами выходного дифференциального каскада 14, причем первый 11 токовый выход первого 5 входного дифференциального каскада и первый 12 токовый выход второго 8 входного дифференциального каскада синфазны относительно соответствующих неинвертирующих входов 7 и 9 первого 5 и второго 8 входных дифференциальных каскадов, первый 11 и второй 15 токовые выходы первого 5 входного дифференциального каскада противофазны, первый 12 и второй 16 токовые выходы второго 8 входного дифференциального каскада противофазны, неинвертирующий вход 7 первого 5 входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход 2 устройства синфазны, неинвертирующий вход 9 второго 8 входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход 2 устройства синфазны, инвертирующий вход 3 устройства и инвертирующий выход 4 устройства синфазны, неинвертирующий выход 2 устройства и инвертирующий выход 4 устройства противофазны, инвертирующий вход 6 первого 5 входного дифференциального каскада и неинвертирущий выход 2 устройства противофазны, инвертирующий вход 10 второго 8 входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход 2 устройства противофазны, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен дополнительный дифференциальный каскад 20, неинвертирующий вход 21 которого соединен с неинвертирующим 1 входом устройства, инвертирующий вход 22 дополнительного дифференциального каскада 20 подключен к инвертирующему 3 входу устройства, первый 23 токовый выход дополнительного дифференциального каскада 20 связан с первым 12 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада, а второй 24 токовый выход дополнительного дифференциального каскада 20 связан со вторым 16 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада, причем неинвертирующий вход 21 дополнительного дифференциального каскада 20 синфазен с неинвертирующим выходом 2 устройства, а инвертирующий вход 22 синфазен с инвертирующим выходом 4 устройства, первый 23 токовый выход дополнительного дифференциального каскада 20 синфазен с первым 12 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада, а второй 24 токовый выход дополнительного дифференциального каскада 20 синфазен со вторым 16 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада.

На фиг. 1 показана схема дифференциального инструментального усилителя - прототипа, а на фиг. 2 - схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения.

На фиг. 3 представлено условное обозначение дифференциального инструментального усилителя-прототипа, соответствующее схеме фиг. 1, которое широко применяется в технической литературе.

На фиг. 4 представлено условное обозначение заявляемого устройства, соответствующее фиг. 2.

На фиг. 5 показан пример включения заявляемого дифференциального инструментального усилителя в классической мостовой измерительной схеме с дистанционным включением нагрузки по двухпроводной линии связи.

Дифференциальный инструментальный усилитель с парафазным выходом фиг. 2 содержит неинвертирующий вход 1 устройства и синфазный ему неинвертирующий выход 2 устройства, инвертирующий вход 3 устройства и синфазный ему инвертирующий выход 4 устройства, первый 5 входной дифференциальный каскад, инвертирующий вход 6 которого соединен с неинвертирующим выходом 2 устройства, а неинвертирующий вход 7 соединен с инвертирующим выходом 4 устройства, второй 8 входной дифференциальный каскад, неинвертирующий вход 9 которого подключен к неинвертирующему входу 1 устройства, а инвертирующий вход 10 соединен с инвертирующим входом 3 устройства, первый 11 токовый выход первого 5 входного дифференциального каскада соединен с первым 12 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада и подключен к первому 13 входу выходного дифференциального каскада 14, второй 15 токовый выход первого 5 входного дифференциального каскада соединен со вторым 16 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада и подключен ко второму 17 входу выходного дифференциального каскада 14, неинвертирующий выход 2 устройства и инвертирующий выход 4 устройства соединены с соответствующими первым 18 и вторым 19 выходами выходного дифференциального каскада 14, причем первый 11 токовый выход первого 5 входного дифференциального каскада и первый 12 токовый выход второго 8 входного дифференциального каскада синфазны относительно соответствующих неинвертирующих входов 7 и 9 первого 5 и второго 8 входных дифференциальных каскадов, первый 11 и второй 15 токовые выходы первого 5 входного дифференциального каскада противофазны, первый 12 и второй 16 токовые выходы второго 8 входного дифференциального каскада противофазны, неинвертирующий вход 7 первого 5 входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход 2 устройства синфазны, неинвертирующий вход 9 второго 8 входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход 2 устройства синфазны, инвертирующий вход 3 устройства и инвертирующий выход 4 устройства синфазны, неинвертирующий выход 2 устройства и инвертирующий выход 4 устройства противофазны, инвертирующий вход 6 первого 5 входного дифференциального каскада и неинвертирущий выход 2 устройства противофазны, инвертирующий вход 10 второго 8 входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход 2 устройства противофазны. В схему введен дополнительный дифференциальный каскад 20, неинвертирующий вход 21 которого соединен с неинвертирующим 1 входом устройства, инвертирующий вход 22 дополнительного дифференциального каскада 20 подключен к инвертирующему 3 входу устройства, первый 23 токовый выход дополнительного дифференциального каскада 20 связан с первым 12 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада, а второй 24 токовый выход дополнительного дифференциального каскада 20 связан со вторым 16 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада, причем неинвертирующий вход 21 дополнительного дифференциального каскада 20 синфазен с неинвертирующим выходом 2 устройства, а инвертирующий вход 22 синфазен с инвертирующим выходом 4 устройства, первый 23 токовый выход дополнительного дифференциального каскада 20 синфазен с первым 12 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада, а второй 24 токовый выход дополнительного дифференциального каскада 20 синфазен со вторым 16 токовым выходом второго 8 входного дифференциального каскада.

В схеме фиг. 2 выходной дифференциальный каскад 14 реализован на основе повторителей напряжения 25 и 26 с единичным коэффициентом усиления. В других случаях данный функциональный узел может быть реализован на основе известных каскадов усиления аналоговых сигналов, в т.ч. инвертирующих.

На фиг. 5 показан пример применения предлагаемого устройства в составе классического измерительного моста с сенсорными элементами 27, 28, 29, 30, в качестве которых могут применяться резистивные, магниторезистивные и другие датчики. В данной схеме первый 2 и второй 4 выходы заявляемого устройства соединены через двухпроводную линию связи 21 с цепью удаленной нагрузки 32.

Рассмотрим работу ИУ-прототипа фиг. 1.

На основе второго закона Кирхгофа можно составить следующие уравнения для схемы фиг. 1:

где KБУi - коэффициент передачи по напряжению i-го буферного усилителя БУ1 (БУ2), входящего в выходной дифференциальный каскад 14;

uΣ1, uΣ2 - напряжения в высокоимпедансных узлах Σ1, Σ2;

uout.1 - выходное напряжение для первого 2 выхода (Out.1) устройства;

uout.2 - выходное напряжение для второго 4 противофазного выхода (Out.2) устройства;

uout - дифференциальное выходное напряжение между выходами Out.1 (2) и Out.2 (4).

Для высокоимпедансных узлов Σ1, Σ2 можно определить, что

где RΣ1, RΣ2 - эквивалентные выходные сопротивления в высокоимпедансных узлах Σ1, Σ2,

gmi - проводимость передачи i-го (первого 5 и второго 8 входных дифференциальных каскадов).

После преобразований формулы (4) и (5) находим взаимосвязь uout и uin.2:

Таким образом, коэффициент передачи по напряжению рассматриваемой схемы ИУ-прототипа:

Если gm1=gm2=gm, KБУ1=KБУ2=KБУ, RΣ1=RΣ2=RΣ, то

где T=KБУRΣgm - петлевое усиление.

При Т>>1 коэффициенты передачи для дифференциального (Ку) и недифференциального (Ку1, Ку2) выходов:

Таким образом, для недифференциального сигнала известное устройство дает не усиление, а ослабление входного сигнала (Ky1=Ky2=0,5), а для дифференциального выхода его коэффициент передачи Kу не превышает единицы (9). Это не позволяет компенсировать потери сигналов в двухпроводной линии связи.

Выполним далее анализ схемы заявляемого устройства фиг. 2.

На основе закона Кирхгофа можно составить следующие основные уравнения для схемы фиг. 2:

где KБУi - коэффициент передачи по напряжению i-го буферного усилителя БУ1 (БУ2), входящего в выходной дифференциальный каскад 14.

uΣ1, uΣ2 - напряжения в высокоимпедансных узлах Σ1, Σ2;

uout.1 - выходное напряжение для первого 2 выхода (Out.1) устройства;

uout.2 - выходное напряжение для второго 4 противофазного выхода (Out.2) устройства;

uout - дифференциальное выходное напряжение между выходами Out.1 (2) и Out.2 (4).

Из (11)-(13) можно определить, что напряжения в высокоимпедансных узлах Σ1, Σ2

где RΣ1, RΣ2 - эквивалентные выходные сопротивления в высокоимпедансных узлах Σ1, Σ2,

gmi - проводимость передачи i-го входного дифференциального каскада (5, 8, 20).

После преобразований формул (14) и (15) находим взаимосвязь uout и uin.2:

Таким образом, коэффициент передачи по напряжению заявляемой схемы ИУ:

Если gm1=gm2=gm3=gm, KБУ1=KБУ2=KБУ, RΣ1=RΣ2=RΣ, то

где T=KБУRΣgm - петлевое усиление.

При Т>>1 коэффициенты передачи для дифференциального (Ку) и недифференциального (Ку1, Ку2) выходов заявляемого устройства:

Таким образом, дифференциальный коэффициент передачи по напряжению заявляемого устройства, которое не содержит резисторов отрицательной обратной связи, близок к двум единицам.

Кроме этого исключение внешних резисторов улучшает ряд статических и динамических параметров предлагаемого дифференциального инструментального усилителя - расширяет его диапазон рабочих частот, уменьшает напряжение смещения нуля и шумы, повышает быстродействие в режиме большого сигнала, исключает асимметрию выходных сигналов и их нелинейные искажения из-за разброса параметров резисторов обратной связи и т.д.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Design of Bipolar Differential OpAmps with Unity Gain Bandwidth up to 23 GHz / A. Budyakov, K. Schmalz, N. Prokopenko, C. Scheytt, P. Ostrovskyy, // Proceeding of the 4-th European Conference on Circuits and Systems for Communications - ECCSC'08 / Politehnica University, Bucharest, Romania: July 10-11, 2008. - pp. 50-53.

2. Патент US 6.323.734, fig. 2.

3. Патент US 5.166.635, fig. 1.

4. Патент US 6.329.876, fig. 4.

5. Патент US 6.566.946, fig. 4.

6. Патент US 6.975.171, fig. 3.

7. Патент US 6.919.768, fig. 3.

8. Патент US 6.876.256, fig. 3.

9. Патентная заявка US 2015/0236661, fig. 1.

10. Патент US 6.359.505, fig. 3.

11. Патентная заявка US 2009/0134940, fig. 1.

12. Патентная заявка US 2011/0150245, fig. 1.

13. Патент US 5.861.778.

14. Патент US 6.011.436 fig. 21, fig. 22.

15. Патент EP 1083655, fig. 8.

16. R. Wu, J.H. Huijsing and K.A.A. Makinwa, "A current-feedback instrumentation amplifier with a gain error reduction loop and 0.06% untrimmed gain error," Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers (ISSCC), 2011 IEEE International, San Francisco, CA, 2011, pp. 244-246. DOI: 10.1109/ISSCC. 2011. 5746303, fig. 1.

17. P. Bruschi, F. Del Cesta, A.N. Longhitano, M. Piotto and R. Simmarano, "A very compact CMOS instrumentation amplifier with nearly rail-to-rail input common mode range," European Solid State Circuits Conference (ESSCIRC), ESSCIRC 2014 - 40th, Venice Lido, 2014, pp. 323-326. DOI: 10.1109/ESSCIRC.2014.6942087 fig. 1.

18. H. Alzaher and M. Ismail, "A CMOS fully balanced differential difference amplifier and its applications," in IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Analog and Digital Signal Processing, vol. 48, no. 6, pp. 614-620, Jun 2001. DOI: 10.1109/82.943332, fig. 4, fig. 8b, fig. 8d.

19. Патент US 6.781.464, fig. 3.

20. Патентная заявка US 2014/0145785, fig. 3b.

21. Заявка на патент US 2003/0137345 fig. 2.

22. J.F. Duque-Carrillo, G. Torelli, R. Perez-Aloe, J.M. Valverde and F. Maloberti, "Fully differential basic building blocks based on fully differential difference amplifiers with unity-gain difference feedback," in IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, vol. 42, no. 3, pp. 190-192, Mar 1995. DOI: 10.1109/81.376865, fig. 2.

23. Патент US 6.833.756, fig. 2.

24. Патент US 6.943.622, fig. 2.

25. Патент WO 03/063340, fig. 2.

26. Патентная заявка US 2005/0093623, fig. 2.

27. Rong Wu, Huijsing J.H., Makinwa K.A.A. A Current-Feedback Instrumentation Amplifier With a Gain Error Reduction Loop and 0.06% Untrimmed Gain Error // Solid-State Circuits, IEEE Journal of - Year: 2011, Volume: 46, Issue: 12, pp. 2794-2806, DOI: 10.1109/JSSC.2011.2162923, fig. 1.

Дифференциальный инструментальный усилитель с парафазным выходом, содержащий неинвертирующий вход (1) устройства и синфазный ему неинвертирующий выход (2) устройства, инвертирующий вход (3) устройства и синфазный ему инвертирующий выход (4) устройства, первый (5) входной дифференциальный каскад, инвертирующий вход (6) которого соединен с неинвертирующим выходом (2) устройства, а неинвертирующий вход (7) соединен с инвертирующим выходом (4) устройства, второй (8) входной дифференциальный каскад, неинвертирующий вход (9) которого подключен к неинвертирующему входу (1) устройства, а инвертирующий вход (10) соединен с инвертирующим входом (3) устройства, первый (11) токовый выход первого (5) входного дифференциального каскада соединен с первым (12) токовым выходом второго (8) входного дифференциального каскада и подключен к первому (13) входу выходного дифференциального каскада (14), второй (15) токовый выход первого (5) входного дифференциального каскада соединен со вторым (16) токовым выходом второго (8) входного дифференциального каскада и подключен ко второму (17) входу выходного дифференциального каскада (14), неинвертирующий выход (2) устройства и инвертирующий выход (4) устройства соединены с соответствующими первым (18) и вторым (19) выходами выходного дифференциального каскада (14), причем первый (11) токовый выход первого (5) входного дифференциального каскада и первый (12) токовый выход второго (8) входного дифференциального каскада синфазны относительно соответствующих неинвертирующих входов (7) и (9) первого (5) и второго (8) входных дифференциальных каскадов, первый (11) и второй (15) токовые выходы первого (5) входного дифференциального каскада противофазны, первый (12) и второй (16) токовые выходы второго (8) входного дифференциального каскада противофазны, неинвертирующий вход (7) первого (5) входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход (2) устройства синфазны, неинвертирующий вход (9) второго (8) входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход (2) устройства синфазны, инвертирующий вход (3) устройства и инвертирующий выход (4) устройства синфазны, неинвертирующий выход (2) устройства и инвертирующий выход (4) устройства противофазны, инвертирующий вход (6) первого (5) входного дифференциального каскада и неинвертирущий выход (2) устройства противофазны, инвертирующий вход (10) второго (8) входного дифференциального каскада и неинвертирующий выход (2) устройства противофазны, отличающийся тем, что в схему введен дополнительный дифференциальный каскад (20), неинвертирующий вход (21) которого соединен с неинвертирующим (1) входом устройства, инвертирующий вход (22) дополнительного дифференциального каскада (20) подключен к инвертирующему (3) входу устройства, первый (23) токовый выход дополнительного дифференциального каскада (20) связан с первым (12) токовым выходом второго (8) входного дифференциального каскада, а второй (24) токовый выход дополнительного дифференциального каскада (20) связан со вторым (16) токовым выходом второго (8) входного дифференциального каскада, причем неинвертирующий вход (21) дополнительного дифференциального каскада (20) синфазен с неинвертирующим выходом (2) устройства, а инвертирующий вход (22) синфазен с инвертирующим выходом (4) устройства, первый (23) токовый выход дополнительного дифференциального каскада (20) синфазен с первым (12) токовым выходом второго (8) входного дифференциального каскада, а второй (24) токовый выход дополнительного дифференциального каскада (20) синфазен со вторым (16) токовым выходом второго (8) входного дифференциального каскада.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления широкополосных сигналов. Технический результат: повышение коэффициента усиления по напряжению (Ку) при сохранении высокой температурной и радиационной стабильности напряжения смещения нуля.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат - уменьшение напряжения смещения нуля, повышение стабильности при низких температурах и воздействии радиации.

Изобретение относится к области электроники. Технический результат - повышение коэффициента ослабления входного синфазного сигнала.

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат: повышение коэффициента усиления по напряжению в разомкнутом дифференциальном операционном усилителе при высокой температурной и радиационной стабильности статического режима транзисторов его промежуточного каскада.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных датчиков. Технический результат заключается в повышении коэффициента ослабления входных синфазных сигналов инструментального усилителя.

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат: повышение коэффициента усиления по напряжению разомкнутого мультидифференциального операционного усилителя при сохранении высокой стабильности нулевого уровня.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат заключается в повышении коэффициента усиления дифференциального сигнала в разомкнутом состоянии двухкаскадного ОУ до уровня 90÷400 дБ.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат: повышение разомкнутого коэффициента усиления по напряжению операционного усилителя (ОУ) при сохранении высоких показателей по стабильности напряжения смещения нуля.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления широкополосных сигналов. Техническим результатом является расширение диапазона изменения выходного напряжения устройства до уровней, близких к напряжениям на положительной и отрицательной шинах питания.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат - уменьшение напряжения смещения нуля.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и вычислительной техники. Технический результат заключается в обеспечении дополнительно к режиму последовательного во времени преобразования входных потенциальных сигналов в выходное напряжение, алгебраического суммирования входных дифференциальных и недифференциальных напряжений, а также изменения их фазы в процессе мультиплексирования. Мультиплексор содержит N входных дифференциальных каскадов, имеющих инвертирующий и неинвертирующий входы, логический потенциальный вход для включения/выключения дифференциального каскада, и токовый выход, связанный с входом выходного буферного усилителя. Причем каждый из N входных дифференциальных каскадов имеет диапазон линейной работы по дифференциальному входу, превышающий максимальную амплитуду его входного дифференциального напряжения, потенциальный выход выходного буферного усилителя соединен с инвертирующим входом первого входного дифференциального каскада, неинвертирующий вход которого связан с общей шиной источника питания, причем каждый логический потенциальный вход включения/выключения каждого входного дифференциального каскада связан с выходом соответствующих из N триггеров, входы управления состоянием которых соединены с выходами цифрового управляющего устройства. 17 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов различных датчиков. Технический результат заключается в повышении коэффициента ослабления входного синфазного сигнала при работе в диапазоне низких температур. Указанный результат достигается посредством инструментального усилителя для работы при низких температурах, который содержит первый входной полевой транзистор первого дифференциального каскада, затвор которого соединен с первым входом устройства, исток подключен к стоку первого вспомогательного транзистора первого дифференциального каскада, а сток через первый двухполюсник нагрузки связан с первой шиной источника питания и соединен с первым выходом, второй входной полевой транзистор первого дифференциального каскада. Между второй шиной источника питания и истоком второго выходного транзистора включен второй токостабилизирующий двухполюсник, причем второй и первый выходы соединены с соответствующими входами выходного каскада, выход которого, являющийся потенциальным выходом устройства, связан с четвертым входом устройства через цепь общей отрицательной обратной, а третий вход устройства соединен с общей шиной источников питания. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления электрических сигналов различных датчиков. Технический результат заключается в повышении точности за счет уменьшения систематической составляющей напряжения смещения нуля низкотемпературного радиационно-стойкого мультидифференциального операционного усилителя (МОУ). Он содержит дифференциальные каскады на основе транзисторов, связанных друг с другом. Токовый выход первого (1) дифференциального каскада соединен с первой (15) шиной источника питания через первый (18) токостабилизирующий двухполюсник и подключен к эмиттеру первого (19) согласующего транзистора, второй (12) токовый выход второго (8) дифференциального каскада соединен с эмиттером второго (20) согласующего транзистора и через второй (21) токостабилизирующий двухполюсник соединен с первой (15) шиной источника питания. Причем первый (11) токовый выход второго (8) дифференциального каскада соединен с эмиттером второго (26) выходного транзистора и подключен к коллектору первого (19) согласующего транзистора, коллектор второго (26) выходного транзистора связан со вторым (28) входом выходного дифференциального каскада (25), выход которого соединен с выходом устройства (17). 3 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области аналоговой микроэлектроники. Технический результат: повышение быстродействия ОУ в режиме большого сигнала до уровня 20000 В/мкс. Это обеспечивается за счет исключения динамической перегрузки промежуточного каскада ОУ, выполненного в виде комплементарных «перегнутых» каскодов. Таким образом, предложен многоканальный быстродействующий операционный усилитель, который содержит входной дифференциальный каскад с первым и вторым входами и четырьмя токовыми выходами, первый-четвертый выходные транзисторы, буферный усилитель и корректирующий конденсатор, два токовых зеркала, причем в качестве входного дифференциального каскада используются каскады с широким диапазоном активной работы, а каждый первый, второй, третий и четвертый токостабилизирующие двухполюсники выполнены в виде соответствующих резисторов. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления широкополосных сигналов. Технический результат: уменьшение систематической составляющей напряжения смещения нуля, а также создание условий для применения в схеме заявляемого устройства КМОП транзисторов. Низкотемпературный радиационно-стойкий мультидифференциальный операционный усилитель содержит первый (1) дифференциальный каскад на основе первого (2) и второго (3) входных транзисторов, связанных друг с другом инжектирующими выводами. Первый (4) токовый выход первого (1) дифференциального каскада и первый (11) токовый выход второго (8) дифференциального каскада подключены ко входу первого (15) токового зеркала, второй (12) токовый выход второго (8) дифференциального каскада подключен к выходу второго (18) токового зеркала и соединен со входом дополнительного инвертирующего усилителя (20), согласованного со второй (19) шиной источника питания, токовый выход которого соединен с токовым выходом устройства (17). 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления широкополосных сигналов. Технический результат заключается в уменьшении систематической составляющей напряжения смещения нуля. Радиационно-стойкий мультидифференциальный операционный усилитель для работы при низких температурах содержит первый и второй входные биполярные транзисторы, первый и второй входные полевые транзисторы, первое и второе токовые зеркала, первую и вторую шины источника питания, при этом в схему введены первый и второй дополнительные полевые транзисторы. 3 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области электроники и радиотехники. Технический результат: уменьшение коэффициента передачи входного синфазного сигнала. Технический результат достигается за счет новых элементов и связей, введенных в дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала: второй (3) токовой выход входного дифференциального каскада (1) связан со входом второго (9) токового зеркала через первую (10) цепь согласования потенциалов, а четвертый (5) токовый выход входного дифференциального каскада (1) связан со входом первого (7) токового зеркала через вторую (11) цепь согласования потенциалов. 5 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат заключается в повышении верхней граничной частоты коэффициента усиления по напряжению без увеличения тока потребления. Усилитель содержит: первый входной дифференциальный каскад с первым и вторым токовыми выходами, общая эмиттерная цепь которого связана с первой шиной источника питания, первый вспомогательный транзистор, эмиттер которого соединен с первым токовым выходом входного дифференциального каскада, база подключена к вспомогательному источнику напряжения смещения, а коллектор соединен с эмиттером первого выходного транзистора и через первый токостабилизирующий двухполюсник соединен со второй шиной источника питания, второй вспомогательный транзистор, эмиттер которого соединен со вторым токовым выходом входного дифференциального каскада, база подключена к вспомогательному источнику напряжения смещения, а коллектор соединен с эмиттером второго выходного транзистора и через второй токостабилизирующий двухполюсник подключен ко второй шине источника питания, цепь нагрузки, первый выход устройства, связанный с первым входом цепи нагрузки и коллектором первого выходного транзистора, второй выход устройства, связанный со вторым входом цепи нагрузки и коллектором второго выходного транзистора, а база первого выходного транзистора соединена с эмиттером первого вспомогательного транзистора, база второго выходного транзистора подключена к эмиттеру второго вспомогательного транзистора. 7 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат заключается в расширении диапазона изменения отрицательного выходного напряжения ОУ до уровня, близкого к напряжению на второй (12) шине источника питания, и повышении коэффициента ослабления входных синфазных сигналов (Кос.сф) ОУ. Биполярно-полевой операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад (1), шину источника питания, полевой транзистор, резистивную цепь установления статического режима (17), связанную с шиной источника питания, выходной биполярный транзистор. 6 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве неинвертирующего усилителя переменного тока с коэффициентом передачи по току больше единицы. Технический результат: повышение коэффициентов усиления по току до уровня, который превышает единичное значение. Неинвертирующий усилитель переменного тока содержит источник входного токового сигнала, связанный с эмиттером первого выходного транзистора, первый токостабилизирующий двухполюсник, первый и второй выходные транзисторы, первую шину источника питания, источник напряжения смещения, второй токостабилизирующий двухполюсник, двухполюсник нагрузки, включенный между токовым выходом устройства и второй шиной источника питания. В схему введен дополнительный транзистор, база которого соединена с эмиттером первого выходного транзистора, коллектор связан со второй шиной источника питания, эмиттер соединен с первой шиной источника питания через третий токостабилизирующий двухполюсник и через дополнительный конденсатор связан с эмиттером второго выходного транзистора, причем базы первого и второго выходных транзисторов соединены друг с другом. 4 ил.

Изобретение относится к области аналоговой усилительной техники. Технический результат: повышение значения коэффициента передачи по напряжению. Для этого предложен дифференциальный инструментальный усилитель с парафазным выходом, который содержит неинвертирующий вход устройства и синфазный ему неинвертирующий выход устройства, инвертирующий вход устройства и синфазный ему инвертирующий выход устройства, первый входной дифференциальный каскад, второй входной дифференциальный каскад, выходной дифференциальный каскад, при этом в схему введен дополнительный дифференциальный каскад, неинвертирующий вход которого соединен с неинвертирующим входом устройства, инвертирующий вход дополнительного дифференциального каскада подключен к инвертирующему входу устройства, первый токовый выход дополнительного дифференциального каскада связан с первым токовым выходом второго входного дифференциального каскада, а второй токовый выход дополнительного дифференциального каскада связан со вторым токовым выходом второго входного дифференциального каскада. 5 ил.

Наверх