Низкотемпературный радиационно-стойкий мультидифференциальный операционный усилитель

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 радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления электрических сигналов различных датчиков.

В современной радиоэлектронной аппаратуре находят применение операционные усилители (ОУ) на полевых или биполярных транзисторах [1-15], в т.ч. выполненные на основе несимметричных дифференциальных каскадов [14-16]. Основное достоинство последних - отсутствие классических источников опорного тока, отрицательно влияющих на важнейшие статические и динамические параметры.

Для работы в условиях космического пространства в экспериментальной физике необходимы радиационно-стойкие ОУ с малым напряжением смещения нуля. Мировой опыт проектирования устройств данного класса показывает, что решение этих задач экономически целесообразно с использованием биполярно-полевого технологического процесса [17], обеспечивающего формирование p-канальных полевых (Fet) и высококачественных n-p-n биполярных (BiFet) транзисторов с радиационной стойкостью до 1 Мрад, удовлетворительно работающих при потоке нейтронов до 5⋅1013 н/см2 [18-24]. Однако в таких ОУ при отрицательных температурах t=-100÷-120°C необходима специальная схемотехника, учитывающая ограничения биполярно-полевой технологии [18-20]. Для более низких, в том числе криогенных температур в схемах рекомендуется использовать только полевые транзисторы (Fet, CMOS).

Ближайшим прототипом (фиг. 1) заявляемого устройства является мультидифференциальный операционный усилитель (МОУ), представленный в патенте RU 2523124, фиг. 2. Он содержит (фиг. 1) первый 1 дифференциальный каскад на основе первого 2 и второго 3 входных транзисторов, связанных друг с другом инжектирующими выводами (эмиттером и истоком), первый 4 и второй 5 токовые выходы первого 1 дифференциального каскада, первый 6 и второй 7 входы первого 1 дифференциального каскада, второй 8 дифференциальный каскад на основе первого 9 и второго 10 входных транзисторов, связанных друг с другом инжектирующими выводами, первый 11 и второй 12 токовые выходы второго 8 дифференциального каскада, первый 13 и второй 14 входы второго 8 дифференциального каскада, первую 15 и вторую 16 шины источника питания, а также выход устройства 17.

Существенный недостаток известного МОУ состоит в том, что он характеризуется повышенным значением напряжения смещения нуля (Uсм). Это обусловлено его архитектурой, а также связано с тем, что в двухканальной архитектуре МОУ-прототипа (фиг. 1) для передачи сигналов используются токовые зеркала, реализуемые на разнотипных транзисторах (n-р-n, p-n-р), имеющих различные коэффициенты усиления по току базы (β), а также неодинаковые напряжения Эрли. В конечном итоге, это увеличивает влияние неидентичности данных токовых зеркал на Uсм.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в уменьшении систематической составляющей напряжения смещения нуля МОУ.

Поставленная задача достигается тем, что в мультидифференциальном операционном усилителе фиг. 1, содержащем первый 1 дифференциальный каскад на основе первого 2 и второго 3 входных транзисторов, связанных друг с другом инжектирующими выводами (эмиттером и истоком), первый 4 и второй 5 токовые выходы первого 1 дифференциального каскада, первый 6 и второй 7 входы первого 1 дифференциального каскада, второй 8 дифференциальный каскад на основе первого 9 и второго 10 входных транзисторов, связанных друг с другом инжектирующими выводами, первый 11 и второй 12 токовые выходы второго 8 дифференциального каскада, первый 13 и второй 14 входы второго 8 дифференциального каскада, первую 15 и вторую 16 шины источника питания, а также выход устройства 17, предусмотрены новые элементы и связи - второй 5 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 базы первого 19 и второго 20 согласующих транзисторов подключены в первому 22 источнику напряжения смещения, первый 4 токовый выход первого 1 дифференциального каскада подключен к эмиттеру первого 23 выходного транзистора и соединен с коллектором второго 20 согласующего транзистора, коллектор первого 23 выходного транзистора соединен с первым 24 входом выходного дифференциального каскада 25, согласованного со второй 16 шиной источника питания, а база соединена с базой второго 26 выходного транзистора и со вторым 27 источником напряжения смещения, причем первый 11 токовый выход второго 8 дифференциального каскада соединен с эмиттером второго 26 выходного транзистора и подключен 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.

На чертеже фиг. 1 показана схема ОУ-прототипа, а на чертеже фиг. 2 - схема заявляемого устройства в соответствии с п. 1 и п. 2 формулы изобретения.

На чертеже фиг. 3 приведена схема заявляемого устройства соответствии с п. 2 формулы изобретения для конкретного выполнения выходного дифференциального каскада 25.

На чертеже фиг. 4 приведена схема заявляемого устройства в соответствии с п. 3 и п. 4 формулы изобретения.

На чертеже фиг. 5 приведена схема заявляемого устройства фиг. 2 в среде PSpice на радиационно-зависимых моделях интегральных транзисторов АБМК_1_4 (ОАО «Интеграл», г. Минск). В данной схеме моделировались амплитудно-частотные характеристики МОУ.

На чертеже фиг. 6 показаны амплитудно-частотные характеристики коэффициента усиления МОУ фиг. 5 со 100% отрицательной обратной связью и без отрицательной обратной связи.

На чертеже фиг. 7 приведена зависимость напряжения смещения нуля МОУ фиг. 5 от потока нейтронов, а на чертеже фиг. 8 - от температуры в диапазоне минус 60 - плюс 80°С (б).

На чертеже фиг. 9 приведена схема известного устройства фиг. 1 (прототипа) в среде PSpice на радиационно-зависимых моделях интегральных транзисторов АБМК_1_4 (ОАО «Интеграл», г. Минск) для случая, когда коэффициенты передачи токовых зеркал F1 и F2 равны единице (GAIN=1).

На чертеже фиг. 10 показаны амплитудно-частотные характеристики коэффициента усиления МОУ фиг. 9 со 100% отрицательной обратной связью и без отрицательной обратной связи.

На чертеже фиг. 11 приведена зависимость напряжения смещения нуля МОУ фиг. 9 от потока нейтронов, а на чертеже фиг. 12 - от температуры в диапазоне минус 60 - плюс 80°С (б).

На чертеже фиг. 13 приведена схема известного устройства фиг. 1 (прототипа) в среде PSpice на радиационно-зависимых моделях интегральных транзисторов АБМК_1_4 (ОАО «Интеграл», г. Минск) для случая, когда коэффициенты передачи токовых зеркал F1 и F2 неодинаковы (для F1 GAIN=1, для F2 GAIN=0.9).

На чертеже фиг. 14 приведена зависимость напряжения смещения нуля МОУ фиг. 13 от потока нейтронов, а на чертеже фиг. 15 - от температуры в диапазоне минус 60 - плюс 80°C (б).

Представленные на чертежах фиг. 7, фиг. 8 (заявляемое устройство), а также фиг. 11, фиг. 12, фиг. 14 и фиг. 15 (МОУ-прототип) графики зависимости напряжения смещения нуля от дестабилизирующих факторов показывают, что систематическая составляющая напряжения смещения нуля предлагаемого МОУ значительно меньше аналогичного параметра МОУ-прототипа.

Низкотемпературный радиационно-стойкий мультидифференциальный операционный усилитель фиг. 2 содержит первый 1 дифференциальный каскад на основе первого 2 и второго 3 входных транзисторов, связанных друг с другом инжектирующими выводами (эмиттером и истоком), первый 4 и второй 5 токовые выходы первого 1 дифференциального каскада, первый 6 и второй 7 входы первого 1 дифференциального каскада, второй 8 дифференциальный каскад на основе первого 9 и второго 10 входных транзисторов, связанных друг с другом инжектирующими выводами, первый 11 и второй 12 токовые выходы второго 8 дифференциального каскада, первый 13 и второй 14 входы второго 8 дифференциального каскада, первую 15 и вторую 16 шины источника питания, а также выход устройства 17. Второй 5 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 базы первого 19 и второго 20 согласующих транзисторов подключены в первому 22 источнику напряжения смещения, первый 4 токовый выход первого 1 дифференциального каскада подключен к эмиттеру первого 23 выходного транзистора и соединен с коллектором второго 20 согласующего транзистора, коллектор первого 23 выходного транзистора соединен с первым 24 входом выходного дифференциального каскада 25, согласованного со второй 16 шиной источника питания, а база соединена с базой второго 26 выходного транзистора и со вторым 27 источником напряжения смещения, причем первый 11 токовый выход второго 8 дифференциального каскада соединен с эмиттером второго 26 выходного транзистора и подключен 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.

На чертеже фиг. 3, в соответствии с п. 2 формулы изобретения, первый 2 входной транзистор первого 1 дифференциального каскада выполнен как биполярный транзистор, коллектор которого соединен с первым 4 токовым выходом первого 1 дифференциального каскада, база соединена с первым 6 входом первого 1 дифференциального каскада, причем второй 3 входной транзистор первого 1 дифференциального каскада выполнен как полевой транзистор с управляющим pn-переходом, затвор которого соединен со вторым 7 входом первого 1 дифференциального каскада, а сток связан со вторым 5 токовым выходом первого 1 дифференциального каскада, первый 9 входной транзистор второго 8 дифференциального каскада выполнен как биполярный транзистор, коллектор которого соединен с первым 11 токовым выходом второго 8 дифференциального каскада, база соединена с первым 13 входом второго 8 дифференциального каскада, причем второй 10 входной транзистор второго 8 дифференциального каскада выполнен как полевой транзистор с управляющим pn-переходом, затвор которого соединен со вторым 14 входом второго 8 дифференциального каскада, а сток связан со вторым 12 токовым выходом второго 8 дифференциального каскада.

Кроме этого, на чертеже фиг. 3 выходной дифференциальный каскад 25 реализован на основе токового зеркала 29 и буферного усилителя 30, согласованных со второй 16 шиной источника питания.

На чертеже фиг. 4, в соответствии с п. 3 формулы изобретения, первый 2 входной транзистор первого 1 дифференциального каскада и первый 9 входной транзистор второго 8 дифференциального каскада выполнены как полевые транзисторы с управляющим pn-переходом, а второй 3 входной транзистор первого 1 дифференциального каскада и второй 10 входной транзистор второго 8 дифференциального каскада выполнены как полевые КМОП-транзисторы, причем исток каждого из полевых транзисторов соответствует эмиттеру биполярного транзистора, сток - коллектору биполярного транзистора, а затвор - базе биполярного транзистора.

Кроме этого, на чертеже фиг. 4, в соответствии с п. 4 формулы изобретения, первый 23 и второй 26 выходные транзисторы, а также первый 19 и второй 20 согласующие транзисторы выполнены как КМОП-транзисторы, стоки которых соответствует коллектору биполярных транзисторов, затвор эквивалентен базе, а исток эмиттеру биполярного транзистора.

Рассмотрим зависимость напряжения смещения нуля схемы фиг. 3 от параметров элементов.

При нулевом входном напряжении (первый 6 и второй 7 входы первого 1 дифференциального каскада, первый 13 и второй 14 входы второго 8 дифференциального каскада связаны с общей шиной) воздействие температуры (или радиации) вызывает изменение токов истоков второго 3 входного транзистора первого 1 дифференциального каскада и второго 10 входного транзистора второго 8 дифференциального каскада на некоторую величину i0, связанную с дрейфом их входных характеристик. Приращения i0 передаются в коллекторные цепи первого 2 входного транзистора первого 1 дифференциального каскада и первого 9 входного транзистора второго 8 дифференциального каскада, а также в эмиттерные и коллекторные цепи первого 19 и второго 20 согласующих транзисторов. Поэтому, эмиттерные токи первого 23 и второго 26 выходных транзисторов:

где

, ,

, ,

где αij≈1 - коэффициент передачи по току эмиттера ij-транзистора.

После преобразования формулы (1) можно найти изменения коллекторных токов

Из формул (2) и (3) следует важный вывод - при идентичных коэффициентах α220, α919 приращения i0, вызванные дестабилизирующими факторами, не передаются в выходную цепь МОУ (выходной дифференциальный каскад 25), которая в этом случае может иметь асимметрию в коэффициентах усиления по току. В МОУ-прототипе фиг. 1 данный эффект отсутствует.

Определим Uсм в заявляемом МОУ фиг. 3 при асимметрии в коэффициентах передачи токов выходного дифференциального каскада 25.

Для высокоимпедансного узла Σ1 при нулевом входном токе буферного усилителя 30 можно записать следующие уравнения для схемы фиг. 3:

где i29, Ki29≈1 - выходной ток и коэффициент передачи по току токового зеркала 29;

ip - разностный ток в высокоимпедансном узле Σ1, определяющий напряжение смещения нуля (Uсм) МОУ:

,

где S1≈2S3 - крутизна преобразования входного напряжения МОУ (напряжения между первым 6 и вторым 7 входами первого 1 дифференциального каскада) в выходной ток высокоимпедансного узла Σ1;

S3 - крутизна стокозатворной характеристики второго 3 входного полевого транзистора первого 1 дифференциального каскада.

Если предположить, что α919220, Ki29≈1, i23≈1, то из (4) можно найти, что напряжение смещения нуля (с учетом асимметрии выходного дифференциального каскада 25) определяется уравнением:

где - коэффициент асимметрии выходного дифференциального каскада 25.

Последние уравнения показывают, что при α23 асимметрия выходного дифференциального каскада 25 не влияет на Uсм.

В МОУ-прототипе фиг. 1 напряжение смещения нуля

где - коэффициент асимметрии выходной цепи МОУ-прототипа фиг. 1;

Ki1, Ki2 - коэффициенты передачи по току выходных токовых зеркал на различных (n-p-n и p-n-р) транзисторах, причем Ki1≠ Ki2.

Если считать, что , то из (5) и (6) можно найти, что в заявляемом МОУ фиг. 3 напряжение смещения нуля уменьшается в Nсм-раз, где

Если в схеме фиг. 3 использовать только полевые транзисторы (см., например, фиг. 4), то в этом случае α2=1, α20=1, α9=1, α19=1 и, как следствие, температурные и радиационные изменения статического режима первого 2 и второго 3 входных транзисторов первого 1 дифференциального каскада и первого 9 и второго 10 входных транзисторов второго 8 дифференциального каскада не будут влиять на рассмотренную систематическую составляющую Uсм.

Для работы предлагаемого МОУ в диапазоне более низких, в т.ч. криогенных, температур целесообразно исключать биполярные транзисторы, что реализуется в схеме фиг. 4.

Таким образом, заявляемое устройство характеризуется более высокими значениями параметров, характеризующими его прецизионность, и имеет потенциальные возможности работы при низких температурах с одновременным воздействием радиации [18-21].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Патент US №4.596.958, fig. 2.

2. Патент US №4.901.031, fig. 3.

3. Патент US №5.291.149, fig. 4.

4. Патент US №4.357.578, fig. 1.

5. Патент US №3.703.650, fig. 1.

6. Патент US №2.070.768, fig. 1.

7. Патент US №2.571.579, fig. 4.

8. Патент US №3.873.933, fig. 2.

9. Патент US №7.202.738, fig. 10.

10. Патент US №4.198.610, fig. 3.

11. Патент US №6.407.537, fig. 1.

12. Патент US №4.667.165, fig. 3

13. Патентная заявка US 2010/0117735, fig. 2.

14. Патент РФ 2523124.

15. Патент РФ 2517699.

16. Prokopenko, N.N. The Radiation-Hardened Differential Stages and Op Amps without Classical Reference Current Source / N.N. Prokopenko, O.V. Dvornikov, I.V. Pakhomov and N.V. Butyrlagin // 2015 Conference on Radiation Effects on Components and Systems (RADECS), September 14th-18th, 2015, Moscow, Russia. DOI: 10.1109/RADECS.2015.7365681.

17. 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.

18. Дворников, О. Создание низкотемпературных аналоговых ИС для обработки импульсных сигналов датчиков. Часть 1/O. Дворников, В. Чеховский, В. Дятлов, Н. Прокопенко // Современная электроника, 2015, №4. С. 44-49.

19. Дворников, О. Создание низкотемпературных аналоговых ИС для обработки импульсных сигналов датчиков. Часть 2 / О. Дворников, В. Чеховский, В. Дятлов, Н. Прокопенко // Современная электроника, 2015, №5. С. 24-28.

20. Дворников, О. Создание низкотемпературных аналоговых ИС для обработки импульсных сигналов датчиков. Часть 3 / О. Дворников, В. Чеховский, В. Дятлов, Н. Прокопенко // Современная электроника, 2015, №6. С. 34-39.

21. Dvornikov, О.V. Specialized Integral Microcircuit of the Amplifier of Photosignals / О.V. Dvornikov, V.A. Chekhovskii, V.L. Dyatlov, and N.N. Prokopenko // Russian Microelectronics, 2015, Vol. 44, No. 3, pp. 197-202. (ISSN 1063-7397). DOI: 10.1134/S1063739715020031.

22. Dvornikov, О.V. An Integrated Circuit of a Universal Comparator / О.V. Dvornikov, V.A. Chekhovskii, V.L. Dyatlov, and N.N. Prokopenko // Instruments and Experimental Techniques, 2015, Vol. 58, No. 3, pp. 483-487. DOI: 10.1134/S0020441215030197.

23. Dvornikov, О.V. An integrated circuit for silicon photomultipliers tubes / O.V. Dvornikov, V.A. Tchekhovsi, V.L. Dyatlov, and N.N. Prokopenko // Instruments and Experimental Techniques, vol. 57, no. 1, pp. 40-44, Feb. 2014. WOS: 000331640100007, JCR 2013 Impact Factor - 0.349 DOI: 10.1134/S0020441214010047.

24. Dvornikov, О.V. Influence of Ionizing Radiation on the Parameters of an Operational Amplifier Based on Complementary Bipolar Transistors / О.V. Dvornikov, V.A. Tchekhovski, V.L. Dziatlau, and N.N. Prokopenko // Russian Microelectronics, 2016, Vol. 45, No. 1, pp. 54-62. (ISSN 1063-7397). DOI: 10.1134/S1063739716010030.

1. Низкотемпературный радиационно-стойкий мультидифференциальный операционный усилитель, содержащий первый (1) дифференциальный каскад на основе первого (2) и второго (3) входных транзисторов, связанных друг с другом инжектирующими выводами, первый (4) и второй (5) токовые выходы первого (1) дифференциального каскада, первый (6) и второй (7) входы первого (1) дифференциального каскада, второй (8) дифференциальный каскад на основе первого (9) и второго (10) входных транзисторов, связанных друг с другом инжектирующими выводами, первый (11) и второй (12) токовые выходы второго (8) дифференциального каскада, первый (13) и второй (14) входы второго (8) дифференциального каскада, первую (15) и вторую (16) шины источника питания, а также выход устройства (17), отличающийся тем, что второй (5) 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 базы первого (19) и второго (20) согласующих транзисторов подключены в первому (22) источнику напряжения смещения, первый (4) токовый выход первого (1) дифференциального каскада подключен к эмиттеру первого (23) выходного транзистора и соединен с коллектором второго (20) согласующего транзистора, коллектор первого (23) выходного транзистора соединен с первым (24) входом выходного дифференциального каскада (25), согласованного со второй (16) шиной источника питания, а база соединена с базой второго (26) выходного транзистора и со вторым (27) источником напряжения смещения, причем первый (11) токовый выход второго (8) дифференциального каскада соединен с эмиттером второго (26) выходного транзистора и подключен 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).

2. Операционный усилитель по п. 1, отличающийся тем, что первый (2) входной транзистор первого (1) дифференциального каскада выполнен как биполярный транзистор, коллектор которого соединен с первым (4) токовым выходом первого (1) дифференциального каскада, база соединена с первым (6) входом первого (1) дифференциального каскада, причем второй (3) входной транзистор первого (1) дифференциального каскада выполнен как полевой транзистор с управляющим pn-переходом, затвор которого соединен со вторым (7) входом первого (1) дифференциального каскада, а сток связан со вторым (5) токовым выходом первого (1) дифференциального каскада, первый (9) входной транзистор второго (8) дифференциального каскада выполнен как биполярный транзистор, коллектор которого соединен с первым (11) токовым выходом второго (8) дифференциального каскада, база соединена с первым (13) входом второго (8) дифференциального каскада, причем второй (10) входной транзистор второго (8) дифференциального каскада выполнен как полевой транзистор с управляющим pn-переходом, затвор которого соединен со вторым (14) входом второго (8) дифференциального каскада, а сток связан со вторым (12) токовым выходом второго (8) дифференциального каскада.

3. Операционный усилитель по п. 1, отличающийся тем, что первый (2) входной транзистор первого (1) дифференциального каскада выполнен как полевой транзистор с управляющим pn-переходом, сток которого соединен с первым (4) токовым выходом первого (1) дифференциального каскада, затвор соединен с первым (6) входом первого (1) дифференциального каскада, причем второй (3) входной транзистор первого (1) дифференциального каскада выполнен как полевой КМОП-транзистор, затвор которого соединен со вторым (7) входом первого (1) дифференциального каскада, а сток связан со вторым (5) токовым выходом первого (1) дифференциального каскада, первый (9) входной транзистор второго (8) дифференциального каскада выполнен как полевой транзистор с управляющим pn-переходом, сток которого соединен с первым (11) токовым выходом второго (8) дифференциального каскада, затвор соединен с первым (13) входом второго (8) дифференциального каскада, причем второй (10) входной транзистор второго (8) дифференциального каскада выполнен как КМОП-транзистор, затвор которого соединен со вторым (14) входом второго (8) дифференциального каскада, а сток связан со вторым (12) токовым выходом второго (8) дифференциального каскада.

4. Операционный усилитель по п. 1, отличающийся тем, что первый (23) и второй (26) выходные транзисторы, а также первый (19) и второй (20) согласующие транзисторы выполнены как КМОП-транзисторы, сток каждого из которых соответствует коллектору биполярного транзистора, затвор эквивалентен базе, а исток - эмиттеру биполярного транзистора.



 

Похожие патенты:

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.

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.

Изобретение относится к области аналоговой усилительной техники. Технический результат: повышение значения коэффициента передачи по напряжению.

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 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 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 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. Он содержит дифференциальные каскады на основе транзисторов, связанных друг с другом. Токовый выход первого дифференциального каскада соединен с первой шиной источника питания через первый токостабилизирующий двухполюсник и подключен к эмиттеру первого согласующего транзистора, второй токовый выход второго дифференциального каскада соединен с эмиттером второго согласующего транзистора и через второй токостабилизирующий двухполюсник соединен с первой шиной источника питания. Причем первый токовый выход второго дифференциального каскада соединен с эмиттером второго выходного транзистора и подключен к коллектору первого согласующего транзистора, коллектор второго выходного транзистора связан со вторым входом выходного дифференциального каскада, выход которого соединен с выходом устройства. 3 з.п. ф-лы, 15 ил.

Наверх