DE10031521B4 - Integrierter Schaltkreis mit einem Analogverstärker - Google Patents

Integrierter Schaltkreis mit einem Analogverstärker Download PDF

Info

Publication number
DE10031521B4
DE10031521B4 DE10031521A DE10031521A DE10031521B4 DE 10031521 B4 DE10031521 B4 DE 10031521B4 DE 10031521 A DE10031521 A DE 10031521A DE 10031521 A DE10031521 A DE 10031521A DE 10031521 B4 DE10031521 B4 DE 10031521B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
amplifier
terminal
output
resistor
capacitive element
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10031521A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10031521A1 (de
Inventor
Udo Dr. Ausserlechner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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 Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10031521A priority Critical patent/DE10031521B4/de
Priority to PCT/DE2001/002023 priority patent/WO2002001710A1/de
Publication of DE10031521A1 publication Critical patent/DE10031521A1/de
Priority to US10/331,923 priority patent/US6801087B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10031521B4 publication Critical patent/DE10031521B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/4521Complementary long tailed pairs having parallel inputs and being supplied in parallel
    • H03F3/45219Folded cascode stages
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/083Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements in transistor amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/30Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H03F3/3001Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor with field-effect transistors
    • H03F3/3022CMOS common source output SEPP amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45091Two complementary type differential amplifiers are paralleled, e.g. one of the p-type and one of the n-type
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45526Indexing scheme relating to differential amplifiers the FBC comprising a resistor-capacitor combination and being coupled between the LC and the IC

Landscapes

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

Abstract

Integrierter Schaltkreis mit einem Analogverstärker, der einen Eingangsanschluß (28, 29) zur Zuführung eines zu verstärkenden Eingangssignals sowie einen Ausgangsanschluß (3) zur Ausgabe eines verstärkten Ausgangssignals umfaßt, eine Anschlußfläche (5), die mit dem Ausgangsanschluß (3) des Analogverstärkers verbunden ist und zur Abgabe eines Ausgangssignals vom integrierten Schaltkreis (100) dient, wobei der Analogverstärker einen ersten eingangsseitigen Verstärkerabschnitt (2) umfaßt und einen zweiten ausgangsseitigen Verstärkerabschnitt (1), deren Signalpfade in Reihe geschaltet sind, eine Reihenschaltung eines Widerstands (11, 12) und eines kapazitiven Elements (13), die einerseits an den Ausgangsanschluß des Analogverstärkers (3) angeschlossen ist, wobei zwischen dem Widerstand (11, 12) und dem kapazitiven Element (13) der Reihenschaltung ein Knoten (15) gebildet ist, und ein weiteres kapazitives Element (14), das zwischen den Knoten (15) und einen Anschluß für ein Bezugspotential (VSS) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstärkerabschnitt (1) einen Transistor (30) mit einem Steueranschluß, einem Sourceanschluß und einem Drainanschluß umfasst, dessen Steueranschluß mit...

Description

  • Die Erfindung betrifft einen integrierten Schaltkreis mit einer Ausgangsstufe, die einen Analogverstärker umfaßt, der ausgangsseitig an eine Anschlußfläche zur Ausgabe eines verstärkten Ausgangssignals angeschlossen ist.
  • In integrierten Schaltkreisen mit analoger Signalverarbeitung sind zur Abgabe von Ausgangssignalen an schaltungsexterne Leitungen beispielsweise Operationsverstärker oder Operational Transconductance Amplifiers (OTA) vorgesehen. Dadurch wird das Ausgangssignal mit hoher Treiberleistung vom integrierten Schaltkreis an eine Leitung auf einer Platine abgegeben. Bei herkömmlichen Operationsverstärkern oder OTAs wie beispielsweise in Tietze, Schenk: "Halbleiterschaltungstechnik", 9. Auflage, 1991, Seite 140; Hogervorst, Huijsing: "Design of Low-Voltage, Low-Power Operational Amplifier Cells", Seiten 150 und 188; Laker, Sansen: "Design of Analog Integrated Circuits and Systems", Seite 487 dargestellt, ist an den Ausgangsanschluß ein kapazitiver Rückkopplungspfad angeschlossen. Die Verstärker werden mit Rückkopplungsnetzwerken beschaltet, wobei jede einzelne Verstärkerstufe eine Phasenverschiebung im Signalpfad bewirkt. Um mitkoppelnde Signalanteile zu vermeiden, werden hohe Frequenzanteile mittels der genannten kapazitiven Rückkopplung gedämpft.
  • An die Anschlußfläche zur Abgabe des Ausgangssignals von der integrierten Schaltung ist meist ein Bonddraht angeschlossen, welcher die Anschlußfläche mit einem Anschlußstift des Gehäuses verbindet. Diese Anordnung wirkt als Empfangsantenne für hochfrequente Störstrahlungen, die beispielsweise von benachbarten Schaltungskomponenten erzeugt werden können. Der durch die kapazitive Rückkopplung gebildete, für hohe Frequenzen aber niederohmige Signalpfad führt von der Anschlußfläche in die Schaltung zurück. Die im wesentlichen durch den Bonddraht empfangene hochfrequente Störstrahlung, sogenannte EMV-Störungen (EMV: elektromagnetische Verträglichkeit), wird durch die in der integrierten Schaltung vorhandenen pn-Übergänge gleichgerichtet. Die dadurch injizierten Ströme verschieben die Arbeitspunkte der Schaltungen im integrierten Schaltkreis. Eingänge von Verstärkerstufen sind meist hochohmig ausgeführt, so daß derart injizierte Ströme die Signalverarbeitung merkbar stören.
  • An der Literaturstelle De Bruyn, William: "Error feedback in audio power", Electronics World, Juni 1997, Seiten 476 bis 478, insbesondere 1, ist ein Analogverstärker gezeigt mit einer ersten, einen Differenzverstärker enthaltenden Verstärkerstufe sowie einer Ausgangsstufe, bei der der Ausgang über ohmsche und kapazative Elemente zurückgekoppelt ist auf den Ausgang der Differenzverstärkerstufe. Die Literaturstelle Tietze, Schenk: "Halbleiter-Schaltungstechnik" zeigt Differenzverstärker mit erster und nachgeschalteter zweiter Verstärkerstufe, bei denen der Ausgang der Verstärkerstufe auf den Eingang rückgekoppelt ist, insbesondere in 9. Auflage, 1990, Seiten 140 und 433 sowie 11. Auflage, 1999, Seite 523. Das Prinzip von Verstärkern mit Nested Miller Compensation ist in Pernici, Sergio et al.: "A CMOS Low-Distortion Fully Differential Power Amplifier with Double Nested Miller Compensation", IEEE Journal of Solid-State Circuits, Band 28, Nr. 7, Juli 1993, Seiten 758 bis 763 beschrieben.
  • In der gattungsbildenden US 5 515 005 A ist ein Operationsverstärker gezeigt, der einen eingangsseitigen Verstärkerabschnitt und einen ausgangsseitigen Verstärkerabschnitt, deren Signalpfade in Reihe geschaltet sind, aufweist. Der Operationsverstärker enthält eine Reihenschaltung eines Widerstands und eines kapazitiven Elements, die einerseits an den Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers angeschlossen ist, wobei zwischen dem Widerstand und dem kapazitiven Element der Reihenschaltung ein Knoten gebildet ist. Der ausgangsseitige Verstärkerabschnitt enthält eine Pufferschaltung, deren Steueranschluß mit einem Ausgang des eingangsseitigen Verstärkerabschnitts gekoppelt ist. Deren gesteuerter Strompfad ist an einen Anschluß für ein Bezugspotential und an den Ausgangsanschluß des Analogverstärkers gekoppelt. Schließlich ist die Reihenschaltung des Widerstands und des kapazitiven Elements andererseits an den Steueranschluß der Pufferschaltung angeschlossen. Ein weiteres kapazitives Element ist zwischen dem Knoten und dem Anschluß für das Bezugspotential vorgesehen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen integrierten Schaltkreis mit einem ausgangsseitigen Analogverstärker anzugeben, der eine höhere Festigkeit gegenüber elektromagnetischer Einkopplung aufweist.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen integrierten Schaltkreis gelöst mit einem Analogverstärker, der einen Eingangsanschluß zur Zuführung eines zu verstärkenden Eingangssignals sowie einen Ausgangsanschluß zur Ausgabe eines verstärkten Ausgangssignals umfaßt, eine Anschlußfläche, die mit dem Ausgangsanschluß des Analogverstärkers verbunden ist und zur Abgabe eines Ausgangssignals vom integrierten Schaltkreis dient, wobei der Analogverstärker einen ersten eingangsseitigen Verstärkerabschnitt umfaßt und einen zweiten ausgangsseitigen Verstärkerabschnitt, deren Signalpfade in Reihe geschaltet sind, eine Reihenschaltung eines Widerstands und eines kapazitiven Elements, die einerseits an den Ausgangsanschluß des Analogverstärkers angeschlossen ist, wobei zwischen dem Widerstand und dem kapazitiven Element der Reihenschaltung ein Knoten gebildet ist, und ein weiteres kapazitives Element, das zwischen den Knoten und einen Anschluß für ein Bezugspotential geschaltet ist, wobei der zweite Verstärkerabschnitt einen Transistor mit einem Steueranschluß, einem Sourceanschluß und einem Drainanschluß umfasst, dessen Steueranschluß mit einem Ausgang des ersten Verstärkerabschnitts gekoppelt ist, dessen Sourceanschluß an den Anschluß für das Bezugspotential angeschlossen ist und dessen Drainanschluß an den Ausgangsanschluß des Analogverstärkers gekoppelt ist, daß die Reihenschaltung des Widerstands und des kapazitiven Elements andererseits an den Steueranschluß des Transistors angeschlossen ist und daß ein weiterer Transistor vorgesehen ist mit einem Sourceanschluß und einem Drainanschluß, über dessen Drain-Source-Strecke der Drainanschluß des einen Transistors an einen Anschluß für ein Versorgungspotential angeschlossen ist.
  • Beim integrierten Schaltkreis gemäß der Erfindung wird eine über den Ausgang hochfrequent eingekoppelte Störung gedämpft. Das nach Bezugspotential geschaltete kapazitive Element wirkt gemeinsam mit dem Widerstand als Tiefpaß, so daß die einge koppelte Signalenergie der hochfrequenten Störung verzögert und nach Bezugspotential abgeleitet wird. Dadurch wird weniger Ladung in das Innere der integrierten Schaltung injiziert. Niedrigfrequente Störungen werden zwar trotzdem weiter geleitet, aber vom Regelungsdynamikbereich des Analogverstärkers erfaßt und ausgeregelt.
  • Der Analogverstärker kann beispielsweise ein Operationsverstärker sein, welcher einen hochohmigen Eingang aufweist, das Nutzsignal analog verstärkt und ausgangsseitig ein niederohmiges Signal bereitstellt. Demgegenüber hat ein OTA einen hochohmigen Ausgang, welcher ein stromgesteuertes Ausgangssignal liefert. Operationsverstärker sowie OTA's sind mehrstufig aufgebaut. Es ist eingangsseitig eine differentiell arbeitende Differenzverstärkerstufe vorgesehen, der ausgangsseitig ein weiterer Verstärker nachgeschaltet ist. Letzterer Verstärker umfaßt im wesentlichen einen Verstärkertransistor. Der Ausgang des Analogverstärkers und der Eingang dieser zweiten Verstärkerstufe sind kapazitiv rückgekoppelt. Diese Rückkopplung umfaßt die Reihenschaltung eines Widerstands und eines kapazitiven Elements, wobei der Kopplungsknoten zwischen kapazitivem Element und Widerstand wiederum kapazitiv an Bezugspotential angeschlossen ist. Der Widerstand ist in die Rückkopplungsschleife zwischen den Ausgang der zweiten Verstärkerstufe und deren Eingang geschaltet. Alternativ ist der Widerstand zwischen den Ausgangsanschluß des Analogverstärkers, welcher an die Anschlußfläche angeschlossen ist, und den Ausgangsanschluß der zweiten Verstärkerstufe geschaltet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine dritte Verstärkerstufe vorgesehen, die zwischen den Ausgang des eingangsseitigen Differenzverstärkers und den Eingang der ausgangsseitigen Verstärkerstufe geschaltet ist. Eine weitere Rückkopplung ist hier zwischen den Ausgang des Analogverstärkers und den Eingang der dritten Verstärkerstufe bzw. den Ausgang des eingangsseitigen Differenzverstärkers geschaltet. Dieser Rückkopplungspfad ist entsprechend dem der zweiten Verstärkerstufe zugeordneten Rückkopplungspfad ausgeführt.
  • Das den Rückkopplungspfad mit Bezugspotential verbindende kapazitive Element ist einerseits hinreichend klein zu dimensionieren, so daß das Übertragungsverhalten des rückgekoppelten Analogverstärkers nicht wesentlich verschlechtert wird, d.h. der Phasenrand seiner Übertragungsfunktion nicht zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben wird. Andererseits ist dieses kapazitive Element aber ausreichend groß zu wählen, so daß die hochfrequent eingekoppelten Störstrahlungen genügend gedämpft werden. Die aus dem Widerstand und dem kapazitiven Element gebildete Zeitkonstante sollte in der Praxis fünf- bis zehnmal größer sein als die Transitfrequenz des Analogverstärkers, um die vorgenannten vorteilhaften Wirkungen zu erreichen.
  • Bei der Anwendung von Verstärkern besteht meist das Bestreben, die kapazitive Belastung des Verstärkereingangs so gering wie möglich zu halten, um eine möglichst hohe Transitfrequenz und ausreichende Verstärkung auch bei hohen Signalfrequenzen zu erreichen. Bei der Erfindung hingegen wird durch das an Bezugspotential geschaltete kapazitive Element an den Eingang des ausgangsseitigen Verstärkerabschnitts des Analogverstärkers eine zusätzliche Belastung angelegt. Bei geeigneter Dimensionierung ergibt sich überraschenderweise aber für einen solchen am Ausgang der integrierten Schaltung angeordneten Verstärker ein verbessertes Verhalten gegenüber der Einkopplung elektromagnetischer Störstrahlung.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung mit einem Analogverstärker, dessen zweiter Verstär kerabschnitt eine kapazitive und tiefpaßmäßige Rückkopplung aufweist;
  • 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einem weiteren mittleren Verstärkerabschnitt und jeweiligen Rückkopplungen;
  • 3 eine schaltungstechnische Realisierung der Ausführungsform gemäß 1;
  • 4 eine schaltungstechnische Realisierung einer dritten Ausführungsform mit einem differentiell ausgeführten zweiten Verstärkerabschnitt des Analogverstärkers und
  • 5 eine schaltungstechnische Realisierung der Ausführungsform gemäß 2.
  • Der Analogverstärker in 1 umfaßt einen ersten, eingangsseiten Verstärkerabschnitt 2, der differentielle Eingangssignalanschlüsse 28, 29 hat zur Zuführung eines zu verstärkenden Eingangssignals. Dem ersten Verstärkerabschnitt 2 ist ein zweiter Verstärkerabschnitt 1 ausgangsseitig nachgeschaltet. Der Analogverstärker weist einen Ausgangsanschluß 3 auf, der über einen Widerstand 11 mit dem Ausgang des zweiten Verstärkerabschnitts 1 verbunden ist. Der Widerstand 11 kann gegebenenfalls auch weggelassen werden.
  • Der Analogverstärker 1, 2 ist integriert auf einem integrierten Schaltungschip 100 realisiert. Der Analogverstärker dient als Augangstreiber zur Abgabe von Signalen vom Chip. Hierzu ist der Ausgangsanschluß 3 mit einer Anschlußfläche 5, sogenannten Pad, verbunden. Auf das Pad ist ein Bonddraht 6 aufgestempelt, der eine Verbindung mit einem Anschlußpin des die integrierte Schaltung 100 umgebenden Gehäuses herstellt.
  • Die 3 zeigt im Detail die schaltungstechnische Realisierung der Analogverstärkerabschnitte 2, 1. Entsprechende Elemente sind in verschiedenen Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der ausgangsseitige Verstärkerabschnitt 1 weist einen Verstärkertransistor 30 auf, der über eine Leitung 31 vom Ausgang des ersten Verstärkerabschnitts 2 angesteuert wird. Der Sourceanschluß des Verstärkertransistors 30 ist mit dem Bezugspotential VSS (Masse) verbunden. Die Stromzuführung zum Drainanschluß des Verstärkertransistors 30 erfolgt über einen auf Seite des Versorgungspotentials VDD angeordneten Transistor 32. Der Ausgangsanschluß 3 des gesamten Analogverstärkers liegt am Kopplungsknoten der Transistoren 30, 32. Der gegebenenfalls wegzulassende Widerstand 11 ist in 3 nicht dargestellt.
  • Herkömmlicherweise ist der Ausgang des zweiten Verstärkerabschnitts 1 kapazitiv auf seinen Eingang rückgekoppelt, beispielsweise über die Kapazität 13. Im Rückkopplungspfad ist außerdem ein Widerstand 12 vorgesehen. Anstelle des Widerstands 12 genügt auch der in die Ausgangsleitung geschaltete Widerstand 11 (1). Diese kapazitive Rückkopplung dient zur Frequenzkompensation, sogenannte Miller-Kompensation. Da bekanntlich die Verstärkerkette 2, 1 zusätzlich mit äußeren Bauelementen, insbesondere in rückkoppelnder Weise, beschaltet ist und jede Verstärkerstufe inhärent eine Phasenverschiebung erzeugt, kann bei ungünstiger Beschaltung und Signalansteuerung eine mitkoppelnde Wirkung entstehen. Die Miller-Kompensation, z. B. Kapazität 13 und gegebenenfalls dazu in Reihe geschalteter Widerstand 12, dient dazu, um Nullstellen der Übertragungsfunktion der Gesamtschaltung zu kompensieren. Zur Schwingung neigende Instabilitäten werden auf diese Weise kompensiert. Prinzipiell besteht die Wirkung der Miller-Kompensation darin, hochfrequente Signalanteile am ausgangsseitigen Verstärkerabschnitt zu dämpfen, so daß die diesbezügliche Verstärkung unter 1 liegt und die für diese Frequenzen mitkoppelnde Neigung vermieden wird.
  • Gemäß der Erfindung ist eine weitere Kapazität 14 vorgesehen, die an den Kopplungsknoten zwischen der Kapazität 13 und dem Widerstand 12 angeschlossen ist, oder (nicht dargestellt) an den Kopplungsknoten zwischen der Kapazität 13 und dem Widerstand 11, wenn der Widerstand 12 nicht vorhanden ist. Der andere Anschluß der Kapazität 14 ist auf Bezugspotential VSS (Masse) gelegt. Die Kapazität 14 hat tiefpaßmäßige Wirkung. Dies bedeutet, daß niedrigfrequente Signalanteile nach Bezugspotential kurzgeschlossen werden. Die Tiefpaßcharakteristik wird im Zusammenwirken der Kapazität 14 mit dem Widerstand 12 bzw. dem Widerstand 11 oder der Summe aus den Widerständen 11 und 12 gebildet. Bei Einkopplung einer elektromagnetischen Störstrahlung, sogenannter EMV-Impuls, über den Ausgangsanschluß 3 in den Analogverstärker würde ohne die Kapazität 14 aufgrund des durch die Kapazität 13 gebildeten niederohmigen Pfads der EMV-Impuls in innere Bereiche des Analogverstärkers weitergeleitet werden. Die pn-Übergänge, welche die Transistoren des Analogverstärkers bilden, würden die Störstrahlung gleichrichten und könnten Arbeitspunkte innerhalb der Schaltung wesentlich verschieben. Dies ist insbesondere dadurch kritisch, daß der Eingangsanschluß des zweiten Verstärkerabschnitts 1, d. h. der Gateanschluß des Transistors 30 im Ausführungsbeispiel der 3, hochohmig ist und auf Ladungseinkopplung empfindlich reagiert. Durch das Vorsehen der Kapazität 14 jedoch und die dadurch bewirkte Tiefpaßeigenschaft des rückgekoppelten Signalpfads werden EMV-Impulse verzögert, gedämpft und nach Masse weitgehend abgeleitet. Eingekoppelte EMV-Störstrahlung kann dann nicht mehr wesentlich die Arbeitspunkte innerhalb des Analogverstärkers verschieben.
  • Die Kapazität 14 ist in geeigneter Weise zu dimensionieren. Sie muß hinreichend klein sein, um den Phasenrand des rückgekoppelten Verstärkers nicht in unerwünschter Weise zu verschlechtern. Andererseits muß die Kapazität 14 hinreichend groß gewählt werden, um niedrigfrequente EMV-Störungen ausreichend gut zu dämpfen. Darüber hinaus ist zu beachten, daß der Wert des Widerstands 12 zweckmäßigerweise größer zu wählen ist als es ansonsten ohne das Vorsehen der Kapazität 14 erforderlich wäre, um die Nullstelle der Übertragungsfunktion zu kompensieren. Dies gilt in entsprechender Weise auch für den Widerstand 11, wenn der Widerstand 12 nicht vorliegt, oder für die Summe der Werte der Widerstände 12 und 11, wenn beide Widerstände 12 und 11 vorliegen. In der Praxis sollte die Zeitkonstante der durch Widerstand 12 und Kapazität 14 (bzw. Widerstand 11 bzw. Summe der Werte der Widerstände 11 und 12) größer als 5 bis 10 mal der Transitfrequenz (0 dB-Grenze der Übertragungsfunktion) des zweiten Verstärkerabschnitts 1 gewählt werden. Dann werden niedrigfrequente EMV-Störungen gedämpft. Darüber hinaus gehende noch niedrigere EMV-Störungen werden zwar rückgekoppelt, aber durch den zweiten Verstärkerabschnitt 1 hinreichend gut ausgeregelt, so daß eine Aufladung schaltungsinterner Knoten durch derart niedrige EMV-Störungen nicht erfolgen kann. Wenn beispielsweise die Transitfrequenz des Ausgangsverstärkers 100 kHz beträgt, dann ist die Zeitkonstante aus dem aus Kapazität 14 und Widerstand 12 gebildeten Tiefpaßfilters auf größer als 500 kHz zu dimensionieren. Wie bereits ausgeführt, kann anstelle des Widerstands 12 der Widerstand 11 eingefügt und entsprechend dimensioniert werden. Alternativ können auch beide Widerstände 11 und 12 vorgesehen sein, wobei sich die Überlegungen zur Dimensionierung dann auf die Summe der Werte der Widerstände 11 und 12 beziehen.
  • In der 4 ist ein modifizierter Analogverstärker mit zwei Verstärkerabschnitten 2, 1 gezeigt. Ein Unterschied zu der in 3 dargestellten Schaltung besteht darin, daß die Ausgangsstufe 1 differentiell arbeitet. Dies bedeutet, daß zwei signalverstärkende Transistoren 30, 33 vorgesehen sind mit komplementärem Kanaltyp, deren Drain-Source-Strecken in Reihe zueinander und zwischen die Versorgungsspannung VDD, VSS geschaltet sind. Beide Transistoren werden von einem zu verstärkenden Signal über jeweilige Signalleitungen 31 bzw. 34 angesteuert. Das von der Signalleitung 34 geführte Signal verhält sich im Vergleich zu dem von der Signalleitung 31 geführten Signal komplementär. Die Miller-Kompensation des Transistors 30 wird wie in der 3 zusätzlich durch die Kapazität 14 mit tiefpaßmäßiger Charakteristik ergänzt. Auch der Transistor 33 weist eine Miller-Kompensation durch die Reihenschaltung einer Kapazität 23 und eines Widerstands 22 auf. Diese Reihenschaltung ist zwischen den Ausgang 3 des zweiten Verstärkerabschnitts 1 und den entsprechenden Signaleingang 34, d. h. den Gateanschluß des Transistors 33, geschaltet. Zusätzlich ist ein Kondensator 24 vorgesehen, der zwischen den Kopplungsknoten zwischen Kapazität 23 und Widerstand 22 und Bezugspotential VSS (Masse) geschaltet ist. Für die Dimensionierung und die Erweiterung mit einem in den Ausgangssignalpfad geschalteten Widerstand, vergleichbar zum Widerstand 11 in 1, gelten die anhand der 3 dargelegten Maßgaben entsprechend.
  • Bekanntlich können Analogverstärker auch weitere Verstärkerabschnitte aufweisen. So ist in 2 zwischen dem eingangsseitigen, mit differentiellem Signaleingang vorgesehenen Verstärkerabschnitt 2 und dem ausgangsseitigen Verstärkerabschnitt 1 ein weiterer Verstärkerabschnitt 4 geschaltet. Der ausgangsseitige Verstärkerabschnitt 1 ist wie anhand der 1 und 3 dargestellt mit der gemäß der Erfindung erweiterten Miller-Kompensation 12, 13, 14 versehen. Auch der Verstärker 14 weist ein entsprechendes Kompensationsnetzwerk auf. Herkömmlicherweise ist zur Frequenzkompensation nur eine Reihenschaltung aus einer Kapazität 43 und einem Widerstand 42 bekannt. Gegebenenfalls kann der Widerstand 42 weggelassen werden, wenn wie in 2 dargestellt, in die Ausgangssignalleitung ein Widerstand 11 geschaltet ist. Diese Art der Frequenzkompensation wird Nested-Miller-Kompensation genannt. Der Kopplungsknoten zwischen Kapazität 43 und Widerstand 42 ist nunmehr zusätzlich über eine Kapazität 44 an Bezugspotential VSS angeschlossen. Durch die Kapazität 44 wird in Zusammenwirken mit dem Widerstand 42 oder dem Widerstand 11 oder der Reihenschaltung der Widerstände 42, 11 eine Tiefpaßcha rakteristik erzeugt, die niedrigfrequente EMV-Störimpulse dämpft und nach Masse ableitet, so daß schaltungsinterne Knoten nicht mehr merklich aufgeladen werden können. Bezüglich der Dimensionierung der Tiefpaßwirkung ist nun die Transitfrequenz der aus den Verstärkern 4 und 1 gebildeten Gesamtübertragungsfunktion zugrunde zu legen.
  • In 5 ist eine schaltungstechnische Detailrealisierung der in 2 nur prinzipiell dargestellten Analogverstärkerschaltung gezeigt. Die Verstärkerabschnitte 1, 4 sind bereits in differentieller Signaltechnik ausgeführt. Einer der Signaleingänge 45 des Verstärkerabschnitts 4 ist mit der Reihenschaltung aus Kapazität 43 und Widerstand 42 mit dem Ausgangsanschluß 3 des Analogverstärkers zur Miller-Kompensation verbunden. Der Kopplungsknoten zwischen Kapazität 43 und Widerstand 42 ist über die Kapazität 44 an Bezugspotential VSS angeschlossen.
  • Die Erfindung ist sowohl auf sogenannte Operationsverstärker (OpAmps) anwendbar, die einen kleinen Ausgangswiderstand haben und ein spannungsgetriebenes Ausgangssignal liefern. Die Erfindung ist außerdem auf Operational Transdonductance Amplifiers (OTAs) anwendbar, die ein im Vergleich zu einem Operationsverstärker ähnlichen Aufbau aufweisen mit dem Unterschied, daß der Ausgang hochohmig betrieben wird und ein stromgetriebenes Ausgangssignal liefert.

Claims (7)

  1. Integrierter Schaltkreis mit einem Analogverstärker, der einen Eingangsanschluß (28, 29) zur Zuführung eines zu verstärkenden Eingangssignals sowie einen Ausgangsanschluß (3) zur Ausgabe eines verstärkten Ausgangssignals umfaßt, eine Anschlußfläche (5), die mit dem Ausgangsanschluß (3) des Analogverstärkers verbunden ist und zur Abgabe eines Ausgangssignals vom integrierten Schaltkreis (100) dient, wobei der Analogverstärker einen ersten eingangsseitigen Verstärkerabschnitt (2) umfaßt und einen zweiten ausgangsseitigen Verstärkerabschnitt (1), deren Signalpfade in Reihe geschaltet sind, eine Reihenschaltung eines Widerstands (11, 12) und eines kapazitiven Elements (13), die einerseits an den Ausgangsanschluß des Analogverstärkers (3) angeschlossen ist, wobei zwischen dem Widerstand (11, 12) und dem kapazitiven Element (13) der Reihenschaltung ein Knoten (15) gebildet ist, und ein weiteres kapazitives Element (14), das zwischen den Knoten (15) und einen Anschluß für ein Bezugspotential (VSS) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstärkerabschnitt (1) einen Transistor (30) mit einem Steueranschluß, einem Sourceanschluß und einem Drainanschluß umfasst, dessen Steueranschluß mit einem Ausgang des ersten Verstärkerabschnitts (2) gekoppelt ist, dessen Sourceanschluß an den Anschluß für das Bezugspotential (VSS) angeschlossen ist und dessen Drainanschluß an den Ausgangsanschluß (3) des Analogverstärkers gekoppelt ist, daß die Reihenschaltung des Widerstands und des kapazitiven Elements (11, 12, 13) andererseits an den Steueranschluß des Transistors (30) angeschlossen ist und daß ein weiterer Transistor (32) vorgesehen ist, mit einem Sourceanschluß und einem Drainanschluß, über dessen Drain-Source-Strecke der Drainanschluß des einen Transistors (30) an einen Anschluß für ein Versorgungspotential (VDD) angeschlossen ist.
  2. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (11) zwischen den Ausgangsanschluß (3) des Analogverstärkers und den Ausgang des zweiten Verstärkerabschnitts (1) geschaltet ist.
  3. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (12) zwischen den Ausgang des zweiten Verstärkerabschnitts und den Knoten (15) geschaltet ist.
  4. Integrierter Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verstärkerabschnitt (2) ein Differenzverstärker ist.
  5. Integrierter Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogverstärker ein Operationsverstärker oder ein Operational Transconductance Amplifier ist.
  6. Integrierter Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen dritten Verstärkerabschnitt (4), dessen Signalpfad zwischen die ersten und zweiten Verstärkerabschnitte (2, 1) geschaltet ist, und durch eine Reihenschaltung aus einem dritten Widerstand (42, 11) und einem dritten apazitiven Element (43) , die zwischen den Ausgangsanschluß (3) des Analogverstärkers und einen Eingang des dritten Verstärkerabschnitts (4) geschaltet ist, und durch ein viertes kapazitives Element (44), über das in Knoten (15) zwischen dem dritten Widerstand (42, 11) und dem dritten kapazitiven Element (43) dieser Reihenschaltung mit dem Anschluß für das Bezugspotential (VSS) verbunden ist.
  7. Integrierter Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch differentielle Ausführung des zweiten Verstärkerabschnitts (1), bei der der zweite Verstärkerabschnitt (1) einen weiteren Eingang aufweist, der über die Reihenschaltung aus einem fünften Widerstand (22) und einem fünften kapazitiven Element (23) mit dem Ausgangsanschluß (3) des Analogverstärkers gekoppelt ist, wobei ein Knoten (25) zwischen dem fünften Widerstand (22) und dem fünften kapazitiven Element (23) dieser Reihenschaltung über ein sechstes kapazitives Element (24) mit dem Anschluß für das Bezugspotential (VSS) verbunden ist.
DE10031521A 2000-06-28 2000-06-28 Integrierter Schaltkreis mit einem Analogverstärker Expired - Fee Related DE10031521B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10031521A DE10031521B4 (de) 2000-06-28 2000-06-28 Integrierter Schaltkreis mit einem Analogverstärker
PCT/DE2001/002023 WO2002001710A1 (de) 2000-06-28 2001-05-30 Integrierter schaltkreis mit einem analogverstärker
US10/331,923 US6801087B2 (en) 2000-06-28 2002-12-30 Integrated circuit with an analog amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10031521A DE10031521B4 (de) 2000-06-28 2000-06-28 Integrierter Schaltkreis mit einem Analogverstärker

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10031521A1 DE10031521A1 (de) 2002-01-17
DE10031521B4 true DE10031521B4 (de) 2006-11-23

Family

ID=7647107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10031521A Expired - Fee Related DE10031521B4 (de) 2000-06-28 2000-06-28 Integrierter Schaltkreis mit einem Analogverstärker

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6801087B2 (de)
DE (1) DE10031521B4 (de)
WO (1) WO2002001710A1 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6891433B2 (en) * 2003-07-11 2005-05-10 Linear Technologies Corporation Low voltage high gain amplifier circuits
US7411451B2 (en) * 2006-04-03 2008-08-12 Texas Instruments Incorporated Class AB folded cascode stage and method for low noise, low power, low-offset operational amplifier
US20090009408A1 (en) * 2006-06-21 2009-01-08 Broadcom Corporation Integrated circuit with bonding wire antenna structure and methods for use therewith
JP2008072095A (ja) * 2006-08-18 2008-03-27 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd 電子装置、表示装置、インターフェイス回路、差動増幅装置
FI121447B (fi) * 2007-12-28 2010-11-15 Esa Tiiliharju Kaskadiin kytkettyjen vahvistimien takaisinkytkentäverkko
US7973605B2 (en) * 2008-09-15 2011-07-05 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Three-stage frequency-compensated operational amplifier for driving large capacitive loads
US7777569B2 (en) * 2009-01-21 2010-08-17 Texas Instruments Incorporated Anti-pop method and apparatus for class AB amplifiers
US9246455B2 (en) * 2013-03-15 2016-01-26 Analog Devices, Inc. Three stage amplifier
US9467098B2 (en) 2014-06-25 2016-10-11 Qualcomm Incorporated Slew rate control boost circuits and methods
RU2595927C1 (ru) * 2015-07-23 2016-08-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Донской Государственный Технический Университет" (Дгту) Биполярно-полевой операционный усилитель

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5515005A (en) * 1993-07-27 1996-05-07 Murata Manufacturing Co., Ltd. Operational amplifier

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3693106A (en) * 1970-11-02 1972-09-19 Ernest L Long Stable power amplifier circuit
US5315266A (en) * 1992-06-19 1994-05-24 National Semiconductor Corporation Amplifier having improved capacitive drive capability
JPH0722928A (ja) * 1993-06-24 1995-01-24 Nec Corp 半導体集積回路装置
US5446412A (en) * 1994-05-19 1995-08-29 Exar Corporation Continuously linear pulse amplifier/line driver with large output swing
US5982158A (en) * 1999-04-19 1999-11-09 Delco Electronics Corporaiton Smart IC power control

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5515005A (en) * 1993-07-27 1996-05-07 Murata Manufacturing Co., Ltd. Operational amplifier

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
De Bruyn, William: Error feedback in audio power. In: Electronics World, 1997, June, S. 476-478 *
Pernici, Sergio, Nicollini, Germano, Castello, Rinaldo: A CMOS Low- Distortion Fully Differential Power Amplifier with Double Nested Miller Compen- sation. In IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 28, No. 7, 1993, July, S. 758-763
Pernici, Sergio, Nicollini, Germano, Castello, Rinaldo: A CMOS Low- Distortion Fully DifferentialPower Amplifier with Double Nested Miller Compen- sation. In IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 28, No. 7, 1993, July, S. 758-763 *
Tietze, U., Schenk, Ch.: Halbleiter-Schaltungs- technik, 11. Aufl., Berlin [u.a.]: Springer, 1999, S. 523 ISBN 3-540-64192-0
Tietze, U., Schenk, Ch.: Halbleiter-Schaltungs- technik, 11. Aufl., Berlin [u.a.]: Springer, 1999,S. 523 ISBN 3-540-64192-0 *
Tietze, U., Schenk, Ch.: Halbleiter-Schaltungs- technik, 9. Aufl., Berlin [u.a.]: Springer, 1990, S. 140,433 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002001710A1 (de) 2002-01-03
US20030122618A1 (en) 2003-07-03
US6801087B2 (en) 2004-10-05
DE10031521A1 (de) 2002-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602005003095T2 (de) Verstärkerschaltung mit verbesserter Linearität und breitem Frequenzband mittels eines MGTR
DE60132860T2 (de) Transkonduktanzverstärker
DE102011086641B4 (de) Sende-/Empfangsschalter
DE69425421T2 (de) Verstärkervorrichtung
DE69023061T2 (de) Pufferverstärker mit niedrigem Ausgangswiderstand.
DE102018205304A1 (de) Gate-Treiber
DE10031521B4 (de) Integrierter Schaltkreis mit einem Analogverstärker
DE102009033414B4 (de) Integrierter Schaltkreis mit einpoligem Eingang und differenziellem Ausgang, Verfahren und elektronische Vorrichtung
DE3307602C2 (de) Schaltungsanordnung zur Verschiebung des Gleichspannungspegels von Signalen
DE102004052174B4 (de) Verstärkerschaltung, umfassend einen Verstärker mit tiefpassgefilterter Rückkopplung
DE3633591A1 (de) Innerer gesamtdifferenzoperationsverstaerker fuer integrierte cmos-schaltungen
DE69725277T2 (de) Rauscharmer Verstärker
DE2607456A1 (de) Differenzverstaerker
DE69411044T2 (de) Differenzverstärker mit hoher Gleichtaktunterdrückung
DE10128570B4 (de) Verbesserte Anstiegsgeschwindigkeit in Verstärkerschaltungen
DE102016106562A1 (de) Verstärker mit zwei eingängen
DE10054540B4 (de) Verstärkerschaltung, insbesondere Leitungstreiber und Verfahren zur Verstärkung eines Signals, insbesondere Verfahren zum Treiben eines Leitungssignals
DE2938544A1 (de) Operationsverstaerker in ig-fet-technologie
DE102019132693A1 (de) Verstärkerschaltung mit einer Strom-Spannungs-Wandlung zum Auslesen einer Photodiode eines Elektronenmikroskops
DE10259789A1 (de) Mehrstufiger Verstärker zum Anheben der Ausgangsleistung
DE102005008507A1 (de) Steuerbarer Verstärker und dessen Verwendung
DE19946459A1 (de) Rauscharme Breitbandverstärkereinrichtung mit Gegenkopplung über eine gesteuerte Stromquelle sowie Verwendung der Verstärkereinrichtung
DE2720614C3 (de) Breitbandverstärker für Fotodioden
DE3724980A1 (de) Spannungswiederholerschaltung fuer eine ohmsche komponente aufweisende last mit kompensation der oberwellenverzerrung
DE102004001660A1 (de) Verstärkerschaltung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee