Операционный усилитель

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 H 03 Р 3/45

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f (21) 4374850/24-09 (22) 08.02.88 (46) 15.01.90. Бюл. Р 2 (71) Московский инженерно-физический институт (72) А.M. Кузюкин и M.H. Краснов (53) 621.375.026(088.8) (56) IEEE Journal of Solid-State

Circuits, V.SC-21, Ф 3, 1986, р.464469, fig. 2. (54) ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение нагрузочной способности. Операционный усилитель содержит ИДП-транÄ;SUÄ 1536503 А1

2 зисторы 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 MJQI-транзисторов 10 и 9. Это позволяет устранить резистор между затворами МДПтранзисторов 2 и 6, и таким образом, повысить нагрузочную способность устройства при сниженной мошности потребления в статике. Операционный усилитель по п. 2 ф — лы отличается выполнением источника 12. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1536503

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

Цель изобретения — повышение нагрузочкой способности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема операцион- 10 ного усилителя; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема источника опорного напряжения.

Операционный усилитель содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвер-. 15 ,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-транзисто20 рах, источнике тока и отражателе тока, источник 12 опорного напряжения, первую 13 и вторую 14 шины источника питания °

Источник 12 опоРного напряжения (Лиг. 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

ЩП-транзистора 9 было несколько 35 меньше отношения ширины к длине канала первого M@II-транзистора 1, а отношение ширины к длине канала десятого МДП-транзистора 10 было несколько меньше отношения ширины к длине ка-40 нала пятого МДП-транзистора 5. В этом случае при подаче на входы входного дифференциального каскада 11 большого отрицательного напряжения прекращает поступать ток через четвертый ИДП- 45 транзистор 4, а значит, и через первый 1 и девятый 9 ИДП-транзисторы.

В это же время значительно возрастает ток через восьмой МДП-транзистор

8, а значит, и через пятый 5 и деся=». тый 10 МДП-транзисторы. Это приводит к тому, что третий ИДП-транзистор 3 закрывается, а затвор второго МДПтранзистора 2 по мере заряда его входной емкости током десятого ИДПтранзистора 10 быстро подтягивается к потенциалу затвора шестого ИДПтранзистора 6, что приводит к заряду емкости нагрузки операционного усилигде. W,, ширина i, j-ro ЬЩП-транзистора „ теля большим током, протекающим в это время через второй ИДП-транзистор 2. По мере заряда емкости нагрузки в случае соединения выхода устройства с его инвертирующим входом уменьшается 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 0,01Х 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 1ЩП-транзисторов производится током стоков соответственно десятого 10 и девятого 9

МДП-транзисторов. Это позволяет не использовать резистор между затворами второго 2 и шестого 6 ИДП-транзисторов и, таким образом, повысить нагрузочную способность устройства при сниженной мощности потребления в статике.

Источник 2 опорного напряжения ðàботает следующим образом.

Ток через резистор 21 определяется разностью между напряжениями источ4 ника 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 16 и пятнадцатого 19 МДП-транзисторов было несколько меньше отношения ширины к длине канала соответственно одиннадцатого 15 и четырнадцатого 18 ИДПтранзисторов, т.е., должно выполняться соотношение

5 153650

L ; ° — длина канала i,j-го МДПтранзистора, К вЂ” 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 и з о б р е т е н и я

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 20 тока, вывод питания которого подключен к первой шине источника питания, сток первого входного МДП-транзистора соединен с входом отражателя тока, выполненного на двух 1ЩП-транзисторах, имеющих второй тип, при этом вывод питания отражателя тока соединен с второй шиной источника питания, а выход является первым выходом, а сток второго входного ИДП-транзисто30 ра — вторым выходом входного дифференциального каскада, а также первый, второй, третий и четвертый ИДПтранзисторы, 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 МДПтранзистора и истоком третьего H7PIтранзистора, затвор которого подключен к первому выходу источника опорного напряжения, а сток — к второй 45 шине источника питания и истокам пятого, шестого и восьмого МДП-транзисторов, второй выход входного дифференциального каскада подключен к стоку и затвору восьмого ИДП-транзистора и затвору пятого ИДП-транзисто3 6 ра, сток которого соединен с затвором шестого МДП-транзистора и истокам седьмого МДП-транзистора, затвор которого подключен к второму выходу

I 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 ИДП-транзисторов соединены и являются выходом операционного усилителя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности, введены девятый МДП-транзистор, имеющий первый тип, и десятый МДП-транзистор, имеющий второй тип, истоки которых соединены соответственно с первой и второй шинами источника питания, затворы — с затворами первого и пятого МДП-транзисторов,а стоки со стоками пятого и первого ИДП-транзисторов соответственно.

2. Усилитель по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что источник опорного напряжения содержит одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый

МДП вЂ транзисто, имеющие первый тип, и четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый МДП-транзисторы, имеющие второй тип, и резистор, причем истоки одиннадцатого и двенадцатого

ИДП-транзисторов подключены к первой шине источника питания, затворы соединены и подключены к стокам одиннадцатого и пятнадцатого HJQI-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 ИДПтранзисторов и затворам четырнадцатого и пятнадцатого МДП-транзисторов, истоки которых соединены с второй шиной источника питания.

1536503

Составитель И.Водяхина

Техред М.Дидык Корректор 3, Лончаков а

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 115 Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изооретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101