RU2411636C1 - Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift - Google Patents

Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift Download PDF

Info

Publication number
RU2411636C1
RU2411636C1 RU2009129672/09A RU2009129672A RU2411636C1 RU 2411636 C1 RU2411636 C1 RU 2411636C1 RU 2009129672/09 A RU2009129672/09 A RU 2009129672/09A RU 2009129672 A RU2009129672 A RU 2009129672A RU 2411636 C1 RU2411636 C1 RU 2411636C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
bus
transistor
current
collector
Prior art date
Application number
RU2009129672/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Прокопенко (RU)
Николай Николаевич Прокопенко
Петр Сергеевич Будяков (RU)
Петр Сергеевич Будяков
Сергей Анатольевич Морозов (RU)
Сергей Анатольевич Морозов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС")
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС")
Priority to RU2009129672/09A priority Critical patent/RU2411636C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2411636C1 publication Critical patent/RU2411636C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: cascode differential amplifier comprises input (1) parallel-balance cascade, the first (2) and second (3) current outputs of which are connected to according first (4) and second (5) output transistors (T) and via the first (6) and second (7) current-stabilising dipoles (CD) are connected to the first (8) bus of supply source (SS), output emitter repeater (9), input T (10) of which has the same type of conductivity as the first T (4) and the second T (5), auxiliary T (11), base of which is connected to collector of the first T (4) and via the third CD (12) is connected to the second (13) SS bus, and emitter is connected to combined bases of the first T (4) and the second T (5), besides, collector of the second T (5) is connected to base of input T (10) of output emitter repeater (9) and via the fourth CD (14) is connected to the second (13) SS bus. The third CD (12) and fourth CD (14) are arranged on the basis of the first (15) and second (16) additional T, bases of which are connected to circuit of static mode establishment (17), emitters are connected to the second (13) SS bus via the first (18) and second (19) additional resistors, and collector T (11) is connected to emitter of the first T (15).
EFFECT: reduced zero shift voltage.
6 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, операционных усилителях с малыми значениями напряжения смещения нуля (ОУ)).The invention relates to the field of radio engineering and communication and can be used as a device for amplifying analog signals in the structure of analog microcircuits for various functional purposes (for example, operational amplifiers with small values of zero bias voltage (OA)).

Известны схемы дифференциальных усилителей (ДУ) на основе так называемых «перегнутых» каскодов [1-12], которые стали основой более чем 20 серийных операционных усилителей (НА2520, НА5190, AD797, AD8631, AD8632, ОР90 и др.). В связи с высокой популярностью такой архитектуры ДУ на их модификации выдано более 50 патентов. Предлагаемое изобретение относится к данному подклассу устройств.There are known schemes of differential amplifiers (DU) based on the so-called “bent” cascodes [1-12], which became the basis of more than 20 serial operational amplifiers (HA2520, NA5190, AD797, AD8631, AD8632, OP90, etc.). Due to the high popularity of such a remote control architecture, more than 50 patents have been issued for their modification. The present invention relates to this subclass of devices.

Ближайшим прототипом заявляемого устройства является ДУ, описанный в патенте фирмы National Semiconductor США №5420540 (фиг.1), содержащий входной 1 параллельно-балансный каскад, первый 2 и второй 3 токовые выходы которого подключены к соответствующим первому 4 и второму 5 выходным транзисторам и через первый 6 и второй 7 токостабилизирующие двухполюсники соединены с первой 8 шиной источника питания, выходной эмиттерный повторитель 9, входной транзистор 10 которого имеет такой же тип проводимости, что и первый 4 и второй 5 выходные транзисторы, вспомогательный транзистор 11, база которого подключена к коллектору первого 4 выходного транзистора и через третий 12 токостабилизирующий двухполюсник соединена со второй 13 шиной источника питания, а эмиттер подключен к объединенным базам первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, причем коллектор второго 5 выходного транзистора связан с базой входного транзистора 10 выходного эмиттерного повторителя 9 и через четвертый 14 токостабилизирующий двухполюсник соединен со второй 13 шиной источника питания.The closest prototype of the claimed device is the remote control described in the patent of National Semiconductor USA No. 5420540 (Fig. 1), containing an input 1 parallel-balanced cascade, the first 2 and second 3 current outputs of which are connected to the corresponding first 4 and second 5 output transistors and through the first 6 and second 7 current-stabilizing two-terminal devices are connected to the first 8 bus of the power source, the output emitter follower 9, the input transistor 10 of which has the same type of conductivity as the first 4 and second 5 output transistors, auxiliary the first transistor 11, the base of which is connected to the collector of the first 4 output transistor and through the third 12 the current-stabilizing two-terminal is connected to the second 13 bus of the power source, and the emitter is connected to the combined bases of the first 4 and second 5 output transistors, and the collector of the second 5 output transistor is connected to the base input transistor 10 of the output emitter follower 9 and through the fourth 14, the current-stabilizing two-terminal is connected to the second 13 bus power source.

Существенный недостаток известного каскодного дифференциального усилителя состоит в том, что он характеризуется сравнительно большим напряжением смещения нуля (Uсм).A significant disadvantage of the known cascode differential amplifier is that it is characterized by a relatively large bias voltage of zero (U cm ).

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в уменьшении напряжения смещения нуля (Uсм).The main objective of the invention is to reduce the bias voltage of zero (U cm ).

Поставленная задача достигается тем, что в известном ДУ, содержащем входной 1 параллельно-балансный каскад, первый 2 и второй 3 токовые выходы которого подключены к соответствующим первому 4 и второму 5 выходным транзисторам и через первый 6 и второй 7 токостабилизирующие двухполюсники соединены с первой 8 шиной источника питания, выходной эмиттерный повторитель 9, входной транзистор 10 которого имеет такой же тип проводимости, что и первый 4 и второй 5 выходные транзисторы, вспомогательный транзистор 11, база которого подключена к коллектору первого 4 выходного транзистора и через третий 12 токостабилизирующий двухполюсник соединена со второй 13 шиной источника питания, а эмиттер подключен к объединенным базам первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, причем коллектор второго 5 выходного транзистора связан с базой входного транзистора 10 выходного эмиттерного повторителя 9 и через четвертый 14 токостабилизирующий двухполюсник соединен со второй 13 шиной источника питания, предусмотрены новые связи - третий 12 и четвертый 14 токостабилизирующие двухполюсники выполнены на основе первого 15 и второго 16 дополнительных транзисторов, базы которых подключены к цепи установления статического режима 17, эмиттеры связаны со второй 13 шиной источника питания через первый 18 и второй 19 дополнительные резисторы, а коллектор вспомогательного транзистора 11 связан с эмиттером первого 15 дополнительного транзистора.The task is achieved by the fact that in the known remote control containing the input 1 parallel-balanced cascade, the first 2 and second 3 current outputs of which are connected to the corresponding first 4 and second 5 output transistors and through the first 6 and second 7 current-stabilizing two-pole connected to the first 8 bus a power source, an output emitter follower 9, the input transistor 10 of which has the same type of conductivity as the first 4 and second 5 output transistors, an auxiliary transistor 11, the base of which is connected to the collector the first 4 output transistors and through the third 12 a current-stabilizing two-terminal device is connected to the second 13 bus of the power source, and the emitter is connected to the combined bases of the first 4 and second 5 output transistors, the collector of the second 5 output transistor connected to the base of the input transistor 10 of the output emitter follower 9 and through the fourth 14 current-stabilizing two-terminal network is connected to the second 13 bus of the power supply, new connections are provided - the third 12 and fourth 14 current-stabilizing two-terminal networks are based on ervogo 15 and second additional transistors 16, the base of which are connected to a circuit establishing the static mode 17 whose emitters are connected to the second power supply bus 13 via the first 18 and second 19, additional resistors and the collector of the auxiliary transistor 11 is connected to the emitter of the first additional transistor 15.

На фиг.1 показана схема каскодного дифференциального усилителя-прототипа.Figure 1 shows a diagram of a cascode differential amplifier of the prototype.

На фиг.2 представлена схема заявляемого ДУ.Figure 2 presents a diagram of the claimed remote control.

На фиг.3 представлен вариант построения ДУ фиг.1 в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар». Здесь (без учета разброса параметров элементов) Uсм=-1,35 мВ.Figure 3 presents a variant of constructing the remote control of figure 1 in the environment of computer simulation PSpice on models of integrated transistors of FSUE NPP Pulsar. Here (without taking into account the spread in the parameters of the elements) U cm = -1.35 mV.

На фиг.4 представлен заявляемый ДУ в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар». Здесь Uсм=113,3 мкВ.Figure 4 presents the claimed remote control in a computer simulation environment PSpice on models of integrated transistors of FSUE NPP Pulsar. Here U cm = 113.3 μV.

На фиг.5 приведена схема фиг.4 со специальным транзистором VT15, который повышает температурную стабильность Uсм ДУ фиг.4.Figure 5 is a diagram of figure 4 with a special transistor VT15, which increases the temperature stability of U cm remote control of figure 4.

На фиг.6 приведены температурные зависимости Uсм ДУ фиг.3, фиг.4, фиг.5.In Fig.6 shows the temperature dependence of U cm DU of Fig.3, Fig.4, Fig.5.

Каскодный дифференциальный усилитель фиг.2 содержит входной 1 параллельно-балансный каскад, первый 2 и второй 3 токовые выходы которого подключены к соответствующим первому 4 и второму 5 выходным транзисторам и через первый 6 и второй 7 токостабилизирующие двухполюсники соединены с первой 8 шиной источника питания, выходной эмиттерный повторитель 9, входной транзистор 10 которого имеет такой же тип проводимости, что и первый 4 и второй 5 выходные транзисторы, вспомогательный транзистор 11, база которого подключена к коллектору первого 4 выходного транзистора и через третий 12 токостабилизирующий двухполюсник соединена со второй 13 шиной источника питания, а эмиттер подключен к объединенным базам первого 4 и второго 5 выходных транзисторов, причем коллектор второго 5 выходного транзистора связан с базой входного транзистора 10 выходного эмиттерного повторителя 9 и через четвертый 14 токостабилизирующий двухполюсник соединен со второй 13 шиной источника питания. Третий 12 и четвертый 14 токостабилизирующие двухполюсники выполнены на основе первого 15 и второго 16 дополнительных транзисторов, базы которых подключены к цепи установления статического режима 17, эмиттеры связаны со второй 13 шиной источника питания через первый 18 и второй 19 дополнительные резисторы, а коллектор вспомогательного транзистора 11 связан с эмиттером первого 15 дополнительного транзистора.The cascode differential amplifier of FIG. 2 contains an input 1 parallel-balanced cascade, the first 2 and second 3 current outputs of which are connected to the corresponding first 4 and second 5 output transistors and through the first 6 and second 7 current-stabilizing two-terminal devices are connected to the first 8 bus of the power source, the output an emitter follower 9, the input transistor 10 of which has the same type of conductivity as the first 4 and second 5 output transistors, an auxiliary transistor 11, the base of which is connected to the collector of the first 4 output of the first transistor and through the third 12 the current-stabilizing two-terminal is connected to the second 13 bus of the power source, and the emitter is connected to the combined bases of the first 4 and second 5 output transistors, the collector of the second 5 output transistor connected to the base of the input transistor 10 of the output emitter follower 9 and through the fourth 14 a current-stabilizing bipolar is connected to the second 13 bus power source. The third 12 and fourth 14 current-stabilizing two-terminal circuits are made on the basis of the first 15 and second 16 additional transistors, the bases of which are connected to the static mode circuit 17, the emitters are connected to the second 13 bus of the power supply through the first 18 and second 19 additional resistors, and the collector of the auxiliary transistor 11 connected to the emitter of the first 15 additional transistor.

В частном случае выходной эмиттерный повторитель 9 содержит резистор 10, а входной каскад 1 реализован на базе транзисторов 21, 22 и двухполюснике 23.In a particular case, the output emitter follower 9 contains a resistor 10, and the input stage 1 is implemented on the basis of transistors 21, 22 and a two-terminal device 23.

Рассмотрим работу заявляемого устройства (фиг.2).Consider the operation of the claimed device (figure 2).

Статический режим по току транзисторов 4 и 5 ДУ фиг.2 определяется транзисторами 15 и 16. Токи коллекторов этих транзисторов:The static current mode of the transistors 4 and 5 of the remote control of FIG. 2 is determined by transistors 15 and 16. The collector currents of these transistors:

Figure 00000001
Figure 00000001

Поэтому эмиттерные токи транзисторов 4 и 5Therefore, the emitter currents of transistors 4 and 5

Figure 00000002
Figure 00000002

где Iб.p - ток базы транзисторов 4 и 5.where I b.p is the base current of transistors 4 and 5.

При идентичных резисторах 6 и 7 и одинаковых токах выходов 2 и 3 эмиттерный ток транзистора 5 будет равен эмиттерному току транзистора 4With identical resistors 6 and 7 and the same output currents 2 and 3, the emitter current of transistor 5 will be equal to the emitter current of transistor 4

Figure 00000003
Figure 00000003

Таким образом, ток коллектора транзистора 5Thus, the collector current of transistor 5

Figure 00000004
Figure 00000004

Для цепи базы транзистора 10 (узел «А»)For the base circuit of the transistor 10 (node "A")

Figure 00000005
Figure 00000005

Из последнего уравнения следует, что при IБУ=2Iб.р условием взаимной компенсации токов в цепи базы транзистора 10 и, как следствие, малых напряжений Uсм будет равенствоFrom the last equation it follows that for I BU = 2I bp the condition for mutual compensation of currents in the base circuit of transistor 10 and, as a result, small voltages U cm will be

Figure 00000006
Figure 00000006

Поэтому предлагаемая схема ДУ имеет более низкие значения Uсм.Therefore, the proposed scheme of remote control has lower values of U see

Данные теоретические выводы подтверждаются результатами моделирования схем фиг.3, фиг.4, фиг.5. Численные значения систематической составляющей Uсм (без учета разброса параметров элементов) лежат для предлагаемых схем в диапазоне до 150 мкВ. В то же время в ДУ-прототипе Uсм изменяется единицами милливольт (Uсм≈1,5 мВ).These theoretical conclusions are confirmed by the simulation results of the schemes of figure 3, figure 4, figure 5. The numerical values of the systematic component U cm (without taking into account the spread in the parameters of the elements) are for the proposed schemes in the range up to 150 μV. At the same time, in the prototype DU, U cm varies in units of millivolts (U cm ≈1.5 mV).

Таким образом, заявляемое устройство имеет существенное преимущество в сравнении с ДУ-прототипом.Thus, the claimed device has a significant advantage in comparison with the remote control prototype.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №5422600;1. US patent No. 5422600;

2. Патент США №4644295 (НА-2539);2. US patent No. 4644295 (HA-2539);

3. Патент США №5734296;3. US patent No. 5734296;

4. Патент США №4293824;4. US patent No. 4293824;

5. Патент США №5420540;5. US patent No. 5420540;

6. Патент США №5952882;6. US Patent No. 5952882;

7. Патент США №6717466;7. US Patent No. 6,717,466;

8. Патент США №6542030;8. US Patent No. 6542030;

9. Патент США №5422600;9. US patent No. 5422600;

10. Патент США №6456162;10. US patent No. 6456162;

11. Патент США №6456163;11. US patent No. 6456163;

12. Патент США №6617466.12. US patent No. 6617466.

Claims (1)

Каскодный дифференциальный усилитель, содержащий входной (1) параллельно-балансный каскад, первый (2) и второй (3) токовые выходы которого подключены к соответствующим первому (4) и второму (5) выходным транзисторам и через первый (6) и второй (7) токостабилизирующие двухполюсники соединены с первой (8) шиной источника питания, выходной эмиттерный повторитель (9), входной транзистор (10) которого имеет такой же тип проводимости, что и первый (4) и второй (5) выходные транзисторы, вспомогательный транзистор (11), база которого подключена к коллектору первого (4) выходного транзистора и через третий (12) токостабилизирующий двухполюсник соединена со второй (13) шиной источника питания, а эмиттер подключен к объединенным базам первого (4) и второго (5) выходных транзисторов, причем коллектор второго (5) выходного транзистора связан с базой входного транзистора (10) выходного эмиттерного повторителя (9) и через четвертый (14) токостабилизирующий двухполюсник соединен со второй (13) шиной источника питания, отличающийся тем, что третий (12) и четвертый (14) токостабилизирующие двухполюсники выполнены на основе первого (15) и второго (16) дополнительных транзисторов, базы которых подключены к цепи установления статического режима (17), эмиттеры связаны со второй (13) шиной источника питания через первый (18) и второй (19) дополнительные резисторы, а коллектор вспомогательного транзистора (11) связан с эмиттером первого (15) дополнительного транзистора. A cascode differential amplifier containing an input (1) parallel-balanced cascade, the first (2) and second (3) current outputs of which are connected to the corresponding first (4) and second (5) output transistors and through the first (6) and second (7) ) current-stabilizing two-terminal devices are connected to the first (8) bus of the power source, the output emitter follower (9), the input transistor (10) of which has the same type of conductivity as the first (4) and second (5) output transistors, an auxiliary transistor (11) ), the base of which is connected to the collector first of the first (4) output transistor and through the third (12) current-stabilizing two-terminal device is connected to the second (13) bus of the power source, and the emitter is connected to the combined bases of the first (4) and second (5) output transistors, and the collector of the second (5) output transistor connected to the base of the input transistor (10) of the output emitter follower (9) and through the fourth (14) current-stabilizing two-terminal network connected to the second (13) bus power source, characterized in that the third (12) and fourth (14) current-stabilizing two-terminal network The first (15) and second (16) additional transistors, the bases of which are connected to the static mode circuit (17), the emitters are connected to the second (13) power supply bus through the first (18) and second (19) additional resistors, and the collector the auxiliary transistor (11) is connected to the emitter of the first (15) additional transistor.
RU2009129672/09A 2009-08-03 2009-08-03 Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift RU2411636C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129672/09A RU2411636C1 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129672/09A RU2411636C1 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2411636C1 true RU2411636C1 (en) 2011-02-10

Family

ID=46309410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009129672/09A RU2411636C1 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2411636C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463703C1 (en) * 2011-11-10 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Cascode differential amplifier
RU2468503C1 (en) * 2011-09-28 2012-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Cascode amplifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468503C1 (en) * 2011-09-28 2012-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Cascode amplifier
RU2463703C1 (en) * 2011-11-10 2012-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Cascode differential amplifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2411636C1 (en) Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift
RU2354041C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2333593C1 (en) Differential amplifier with wider active operation range
RU2416155C1 (en) Differential operating amplifier
RU2421893C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2416149C1 (en) Differential operating amplifier with low zero offset voltage
RU2419187C1 (en) Cascode differential amplifier with increased zero level stability
RU2411637C1 (en) Precision operational amplifier with low voltage of zero shift
RU2412530C1 (en) Complementary differential amplifier
RU2393629C1 (en) Complementary cascode differential amplifier
RU2365029C1 (en) Cascode difference amplifier with low offset voltage
RU2402157C1 (en) Cascode operational amplifier with low voltage of zero shift
RU2412528C1 (en) Cascode differential operating amplifier with low zero offset voltage
RU2421894C1 (en) Differential amplifier
RU2402151C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2420863C1 (en) Differential operational amplifier with low voltage of zero shift
RU2416150C1 (en) Differential operating amplifier
RU2390914C1 (en) Cascode differential amplifier with low voltage of zero shift
RU2432666C1 (en) Differential operational amplifier with low supply voltage
RU2402156C1 (en) Differential operational amplifier with low voltage of zero shift
RU2412540C1 (en) Differential operating amplifier
RU2412536C1 (en) Complementary differential amplifier
RU2374757C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2416145C1 (en) Cascode differential amplifier
RU2401508C1 (en) Differential operating amplifier with low zero-shift voltage

Legal Events

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

Effective date: 20130804