Операційний підсилювач

Реферат: UA 74782 U UA 74782 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель має відношення до техніки підсилювання електричних сигналів. Перший аналог описаний в: [1] ADA4001-2: Precision, Very Low Noise, Low Input Bias Current, Wide Bandwidth JFET Operational Amplifier/Data Sheet, Rev, 0, Feb. 2012 (www.analog.com/ADA4001-2). Мікросхема (МС) ADA4001-2 має відношення до операційних підсилювачів (ОП), напруга вхідних та вихідних сигналів яких є значно меншою за напругу живлення. В порівнянні з ОП типу "Rail-to-Rail Output" та "Rail-to-Rail Input/Output", що являють собою другий та третій аналоги, це є недоліком першого аналога. Другий аналог описаний в: [2] ADA4895-2: 1 nV/√Hz, Low Power, G10 Stable Rail-to-Rail Output Amplifier / Data Sheet, Rev. PrB, Sep. 2011 (www.analog.com/ADA4895-2). MC ADA4895-2 має відношення до ОП типу "Rail-to-Rail Output", з амплітудою вихідного сигналу, що може бути близькою до напруги живлення. Для МС ADA4895-2, за напругою живлення ±5 В, вихідна напруга є в межах ±4,85 В, але вхідна напруга - в менших межах, ніж вихідна: МС ADA4895-2 призначена для використання з коефіцієнтом передачі каскаду G10. Зменшений рівень вхідної напруги, в порівнянні з вихідною, з точки зору повторювача, який є різновидом підсилювального каскаду на ОУ з коефіцієнтом передачі, що дорівнює одиниці (G=1), є недоліком другого аналога. Третій аналог описаний в: [3] ADA4084-2: 30 V Precision Rail-to-Rail I/O Low Power Operational Amplifier / Data Sheet, Rev. 0, Oct. 2011 (www.analog.com/ADA4084-2). MC ADA4084-2 має відношення до ОП типу "Rail-to-Rail I/O (Input/Output)", амплітуда не тільки вихідного, але й вхідного сигналу яких може бути близькою до напруги живлення. Для ADA4084-2, за напругою живлення ±5 В, вихідна напруга є в межах ±4,9 В, а вхідна - в межах вхідної (за G=1). В МС ADA4084-2 недолік другого аналога відсутній, що є його досягненням. Якщо в першому та другому аналогах вхідний каскад є балансним на двох транзисторах одного типу провідності, то в третьому аналозі він є спареним із двох каскадів, один з яких є на транзисторах одного типу, а другий - на транзисторах другого типу провідності. Таке включення забезпечує не тільки реалізацію вказаного режиму, але й підвищення деяких параметрів МС. Але нелінійні спотворення в такому включенні (мається на увазі спотворення за вказаною амплітудою, що є близькою до напруги живлення) є збільшеними. Це є недоліком третього аналога. Перший аналог - на польових транзисторах, другий та третій - на біполярних. На яких транзисторах аналоги, а також підсилювач, що заявляється, не має значення. Вони можуть бути як польовими, так і біполярними. За результатами аналізу аналогів поставлено задачу: запропонувати ОП типу "Rail-to-Rail Input/Output" (з максимальним розмахом як вхідного, так і вихідного сигналів, що дорівнює напрузі живлення), але такий, щоб мав би зменшені нелінійні спотворення, а також, щоб його схема не була залежною від складної схеми третього аналога. Прототипом вибрано третій аналог, який є найбільш близьким до ОП, що пропонується (заявляється). Максимальний розмах вхідного та вихідного сигналів, в своїй більшості, може бути не рівним, а близьким до напруги живлення. В інших випадках він може відрізнятися від напруги живлення - бути меншим. Пропонується: 1. Операційний підсилювач, який відрізняється тим, що послідовно з його інвертуючим входом включено подільник напруги. 2. Операційний підсилювач за п. 1, який відрізняється тим, що послідовно з його неінвертуючим входом включено другий подільник напруги. 3. Операційний підсилювач за п. 2, який відрізняється тим, що коефіцієнти передачі обох подільників напруги є рівними між собою. На відміну від прототипу, вхідний каскад ОП, що пропонується, може бути таким, що застосовується в інших ОП, зокрема в першому та другому, а також і в третьому аналогах, а також в інших ОП. Це не має значення. Головним є те, що на інвертуючому вході (за пунктом 1), або на обох входах (за пунктами 2 та 3) включені подільники напруги. В даному разі, в ОП, що заявляється, подільник (подільники) є його складовою частиною, але ж можуть бути й зовнішніми. Режим прототипу - це коли вхідний та вихідний сигнали рівні між собою (повторювач напруги): uвх+(t)≈uвх-(t)=uвих(t), (1) 1 UA 74782 U 5 10 15 де uвх+(t), uвх-(t) - сигнали на неінвертуючому та інвертуючому входах, та, крім того, коли максимальні значення цих сигналів дорівнюють або є близькими до напруги живлення. Для ОП, за пунктом 1, uвх(t)≈k-uвх-(t), (2) де k-