Операционный усилитель Советский патент 1990 года по МПК H03F3/45 

СП

СО

ОЭ

ел

о со

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аналоговой полупроводниковой схемотехнике, в частности, для работы на емкостную нагрузку.

Цель изобретения - повышение нагрузочной способности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема операцией- ного усилителя; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема источника опорного напряжения.

Операционный усилитель содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвер- тый 4, пятый 5, шестой 6, седьмой 7, восьмой 8, девятый 9 и десятый 10 МДП-транзисторы, входной дифференциальный каскад 11, выполненный на первом и втором входных МДП-транзисто- pax, источнике тока и отражателе тока, источник 12 опорного напряжения, первую 13 и вторую 14 шины источника питания.

Источник 12 опорного напряжения (фиг. 2) образует одиннадцатый 15, двенадцатый 16, тринадцатый 17, четырнадцатый 18, пятнадцатый 19 и шестнадцатый 20 МДП-транзисторы и резистор 21.

Операционный усилитель работает следующим образом.

Для обеспечения нормальной работы устройства необходимо, чтобы отношение ширины к длине канала девятого МДН-транзистора 9 было несколько меньше отношения ширины к длине канала первого МДП-транзистора 1, а отношение ширины к длине канала десятого МДП-транзистора 10 было несколько меньше отношения ширины к длине к нала пятого МДП-транзистора 5. В это случае при подаче на входы входного дифференциального каскада 11 большог отрицательного напряжения прекращает поступать ток через четвертый МДП- транзистор 4, а значит, и через первый 1 и девятый 9 МДП-транзисторы. В это же время значительно возрастает ток через восьмой МДП-транзистор 8, а значит, и через пятый 5 и десятый 10 МДП-транзисторы. Это приводит к тому, что третий МДП-транзистор 3 закрывается, а затвор второго МДП- транзистора 2 по мере заряда его входной емкости током десятого МДП- транзистора 10 быстро подтягивается к потенциалу затвора шестого МДП- транзистора 6, что приводит к заряду емкости нагрузки операционного усили

5

Q

c п

35 40 45 50 ,-с

30

теля большим током, протекающим п это время через второй МДП-транзистор 2. По мере заряда емкости нагрузки в случае соединения выхода устройства с его инвертирующим входом умень- шается напряжение между входами операционного усилителя, что приводит к выходу из насыщения входного дифференциального каскада 1 и отпиранию третьего МДП-транзистора 3, т.е. в этот период времени оказываются открытыми совместно третий 3 и седьмой 7 МДП-транзисторы, обеспечивая низкий импеданс на затворах второго 2 и шестого 6 МДП-транзисторов, а значит обеспечивается широкая полоса пропускания устройства, необходимая для быстрого установления выходного напряжения до уровня 0,01% от номинального выходного напряжения. При подаче на входы устройства большого положительного напряжения устройство работает аналогично. В отличие от устройства-прототипа в предлагаемом устройстве перезаряд входных емкостей второго 2 и шестого 6 МДП-транзисто- ров производится током стоков соответственно десятого 10 и девятого 9 МДП-транзисторов. Это позволяет не использовать резистор между затворами второго 2 и шестого 6 МДП-транзисторов и, таким образом, повысить нагрузочную способность устройства при сниженной мощности потребления в статике.

Источник 2 опорного напряжения ра-- ботает следующим образом.

Ток через резистор 21 определяется разностью между напряжениями источника питания и суммой пороговых напряжений одиннадцатого 15, тринадцатого 17, четырнадцатого 18 и шестнадцатого 20 МДП-Транзисторов, деленной на значение сопротивления резистора 21. При этом для нормальной работы источника 12 необходимо, чтобы отношение ширины к длине канала двенадцатого 1Ь и пятнадцатого 19 МДП-транзисторов было несколько меньше отношения ширины к длине канала соответственно одиннадцатого 15 и четырнадцатого 18 МДП- транзисторов, т.е., должно выполняться соотношение

Щ. к I , L; К Ц

где W; - ширина i,j-ro МДП-транзистора ;

Ч К

длина канала i,j-ro МДПтранзистора,

коэффициент, оптимальное

значение которого лежит в

пределах 0,5-0,9.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным, обладает повышенной нагрузочной способностью при сниженной мощности потребления.

Формула изобретения

1. Операционный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад, выполненный на первом и втором входных МДП-транзисторах, имеющих первый тип, истоки которых соединены и подключены к выходу источника тока, вывод питания которого подключен к первой шине источника питания, сток первого входного МДИ-транзисто- ра соединен с входом отражателя тока, выполненного на двух ПДП-транзис торах, имеющих второй тип, при этом вывод питания отражателя тока соединен с второй шиной источника питания а выход является первым выходом, а сток второго входного МДП-транзисто- ра - вторым выходом входного дифференциального каскада, а также первый, второй, третий и четвертый МДП- транзисторы, имеющие первый тип, и пятый, шестой, седьмой, восьмой МДП-транзисторы, имеющие второй тип, причем затвор и сток четвертого МДП-трагзистора соединены и подключены к первому выходу входного дифференциального каскада и к затвору первого МДП-транзистора, сток которого соединен с затвором второго МДП транзистора и истоком третьего МДП- транзистора, затвор которого подключен к первому выходу источника опорного напряжения, а сток - к второй шине источника питания и истокам пятого, шестого и восьмого МДП-тран- зисторов, второй выход входного дифференциального каскада подключен к стоку и затвору восьмого МДП-транзис- тора и затвору пятого ПДП-транзисто-

,

10

15

20

25

30

35

40

45

50

ра, сток которого соединен с затвором шестого МДП-транзистора и истокам седьмого МДП-транзистора, затвор которого подключен к второму выходу источника опорного напряжения, а . сток - к первой шине источника питания и к истокам первого, второго и четвертого МДП-транзисторов, при этом стоки второго и шестого МДП-тран- зисторов соединены и являются выходом операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности, введены девятый МДП-транзнстор, имеющий первый тип, и десятый МДП-тран- зистор, имеющий второй тип, истоки которых соединены соответственно с первой и второй шинами источника питания, затворы - с затворами первого и пятого МДЛ-транзисторов,а стоки - со стоками пятого и первого МДП-тран- зисторов соответственно.

2. Усилитель по п. 1, о т л и - чающий с я тем, что источник опорного напряжения содержит одиннадцатый, двенадцатый,тринадцатый МДП-транзисторы, имеющие первый тип, и четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый МДП-транзисторы, имеющие второй тип, и резистор, причем истоки одиннадцатого и двенадцатого МДП-транзисторов подключены к первой шине источника питания, затворы соединены и подключены к стокам одиннадцатого и пятнадцатого МДП-транзисторов и к истоку тринадцатого МДП-транзистора, соединенные затвор и сток которого являются первым выходом источника опорного напряжения и через резистор подключены к соединенным затвору и стоку шестнадцатого МДП-транзистора, которые являются вторым выходом источника опорного напряжения, исток шестнадцатого МДП-транзистора подключен к стокам четырнадцатого и двенадцатого МДП- транзисторов и затворам четырнадцатого и пятнадцатого МДП-транэисторов, истоки которых соединены с второй шиной источника питания.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение нагрузочной способности. Операционный усилитель содержит МДП-транзисторы 1-10, входной дифференциальный каскад 11, источник 12 опорного напряжения и шины 13 и 14 источника питания. В данном операционном усилителе перезаряд входных емкостей МДП-транзисторов 2 и 6 производится током стоков соответственно МДП-транзисторов 10 и 9. Это позволяет устранить резистор между затворами МДП-транзисторов 2 и 6 и, таким образом, повысить нагрузочную способность устройства при сниженной мощности потребления в статике. Операционный усилитель по п. 2 ф-лы отличается выполнением источника 12. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.