Операционный усилитель на КМДП-транзисторах Советский патент 1991 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к усилительной технике и может быть использовано в усилителях различного назначения, особенно тех, которые входят в состав аналоговых и аналого-цифровых больших интегральных схем на КМДП-транзисторах.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости путем стабилизации токов, потребляемых от источников питания.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема операционного усилителя на КМДП-транзисторах.

Устройство содержит входной дифференциальный каскад 1, входной каскад 2 на первом и втором КМДП-транзисторах 3 и 4, дополнительный каскад 5 на третьем и четвертом КМДП-транзисторах 6 и 7 и отражатель 8 тока на пятом и шестом КМДП-транзисторах 9 и 10.

Операционный усилитель на КМДП- транзисторах работает следующим образом.

Входной дифференциальный каскад 1 усиливает разность сигналов, подаваемых между инвертирующим и неинвертирующим входами. Выходной каскад 2 обеспечивает дополнительное усиление сигналов. Топологи о третьего и четвертого КМДП- транзисторов 6 и 7 и КМДП-транзисторов отражателя тока выбирают таким образом, что при нулевом уровне выходного напряжения, когда ток в нагрузку, подключаемый между выходом и общей шиной, отсутствует (), ток шестого транзистора 1е равен току первого транзистора з. Последний в этом случае равен току второго транзистора М:

.(1)

При изменении входного сигнала меняется уровень выходного напряжения и, следовательно, ток в нагрузке. Поскольку ток М постоянен, то изменения токов 1И и з всегда равны по величине и противоположны по знаку: .

Изменения токов первого и шестого транзисторов 3 и 10 также противоположны, очевидно, и по знаку, так как увеличение тока первого транзистора 3 приводит к росту тока третьего транзистора б, что вследствие постоянства тока четвертого транзистора 7 вызывает уменьшение тока пятого транзистора 9 и, следовательно, тока шестого транзистора 10. Топологию транзисторов 6.7,9 и 10 можно выбрать таким образом, что изменения токов первого и шестого транзисторов 3 и 10 будут равны по абсолютной величине:

.(2)

Тогда сумма токов первого и шестого транзисторов 3 и 10 всегда постоянна и равна 214. Поэтому при изменении уровня

выходного напряжения и изменении тока в нагрузке токи в шинах питания и общей шине остаются постоянными. Это исключает возможность влияния предлагаемого устройства на работу других элементов электронного устройства или БИС, подключаемых к тем же самым шинам питания и общей шине, и таким образом увеличивает электромагнитную совместимость устройства с этими элементами. Можно показать, что для выполнения условия (2) фвбуется обеспечить

од (ав/ад)аю ,(3)

где ct обозначает отношение Wi/Li ширины

канала 1-го транзистора х его длине.

При этом отношение токов второго и четвертого транзисторов 4 и 7 необходимо выбирать следующим:

сц/cti - «10/209 .(4)

Удовлетворение топологическим соотношениям (3) и (4), обеспечивающим выполнение условий (2) и (1), путем задания соответствующих размеров транзисторов 3, 4, 6, 7, 9 и 10 позволяет полностью стабилизировать токи устройства в шинах источника питания и общей шине.

Операционный усилитель на КМДП-транзисторах с такой же стабильностью потребляемого тока и улучшенной электромагнитной

совместимостью может быть реализован путем замены р-канальных транзисторов на п- канальные и изменения полярности напряжений на шинах источника питания.

Формула изобретения

Операционный усилитель на КМДП- транзисторах, содержащий входной дифференциальный каскад и выходной каскад, выполненный на первом и втором КМДПтранзисторах, причем первый КМДП-транзистор включен по схеме с общим истоком, а второй КМДП-транзистор включен по схеме генератора тока, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости путем стабилизации токов, потребляемых от источников питания, в него введены дополнительный каскад, выполненный на третьем и четвертом КМДП-транзисторах, причем третий КМДП-транзистор

включен по схеме с общим истоком, а четвертый КМДП-транзистор включен по схеме генератора тока, и отражатель тока, при этом затворы первого и третьего, второго и четвертого КМДП-транзисторов попарно

объединены, вход отражателя тока подключен к выходу дополнительного каскада, выход - к общей шине, а его общий вывод к истокам первого и третьего КМДП-транзисторов.

Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости путем стабилизации токов, потребляемых от источников питания. В операционном усилителе на КМДП-трзн- зисторах используется входной дифферен2 циальный каскад 1 выходной каскад 2, выполненный на первое и втором КМДП-тран- зисгорах 3, 4, допопнмтельный каскад 5, выполненный на третьем и етвертом КМДП-транзисторах 6, 7, и отражатель 8 тока, выполненный на пятом и шестом КМДП- транзисторах 9, 10. Дополнительный каскад 5 и отражатель 8 тока при определенных топологических соотношениях транзисторов, на которых они выполнсчы. обеспечивают стабильность гохов, потребляемых от источника питан -i при любой величине входного сигнала. ., проиекэющие по обеим шинам источника питания и по общей шине, оказываются постоянными и не зависящими от величины входного сигнала. В результате повышается электромагнитная совместимость предлагаемого устройства с другими элементами в составе БИС, подключаемыми к тем же самым шинам. 1 ил.