Е.З. МАЛАНКИН Научный руководитель – Э.В. АТКИН, к.т.н., доцент Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» ВХОДНОЙ КАСКАД ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ С ШИРОКИМ ДИАПАЗОНОМ СИНФАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ Рассмотрено схемотехническое решение для входного каскада операционного усилителя, позволяющее обеспечить постоянную крутизну в диапазоне входных синфазных напряжений от нижней до верхней шины питания. В последнее время возросла потребность в аналоговых схемах, работающих при малых напряжениях питания. Уменьшение напряжений питания приводит к уменьшению диапазона входных синфазных напряжений. Таким образом, операционные усилители должны функционировать в максимально возможном интервале синфазных напряжений. Входные каскады операционных усилителей с функцией «rail-to-rail» решают эту проблему. В простейшем случае используется комплиментарный дифференциальный каскад на p-канальных и n-канальных транзисторах. Эта схема имеет существенный недостаток. Когда синфазное напряжение близко к gm (мА/В) 1.9 1.7 1.5 1.3 -1.65 Vвх.син.(В) 0 1.65 рис. 1. Крутизна gm входного каскада одной из шин питания, то работает только одна дифференциальная пара. Но, находясь посередине диапазона, функционируют обе пары, и суммарная крутизна каскада gm оказывается больше, чем ее значение вблизи шин питания (рис.1, График 1).Это приводит к частотной нестабильности, что недопустимо. [1] Входные дифференциальные пары работают в слабой инверсии. Крутизна gm МОП транзистора в этой области пропорциональна току стока. Таким образом, крутизна всего каскада будет постоянной, если сумма токов стока n-МОП и p-МОП дифференциальных пар будет постоянной во всем диапазоне входных напряжений. Схема, реализующая постоянную сумму токов, изображена на рис.2.[2] Рис. 2. Схема входного каскада Ток через транзистор MP4 повторяет ток в транзисторе MP6, а ток через пару MP1/MP2 является уменьшенным отражением тока через пару MP0/MP3.Чтобы крутизна оставалась постоянной, ток n-канальной пары уменьшается посредством вычитания из него тока транслинейной схемы на транзисторах MN7/MN4/MN5/MN3. Это схемотехническое решение позволяет реализовать изменение крутизны входного каскада в пределах 5% (рис. 1, График 2). Список литературы 1. 2. J. H. Huijsing, Operational amplifiers // Dordrecht, The Netherlands: Kluwer, 2001. Ivanov V., Shilong Zhang 250 MHz CMOS Rail-to-Rail IO OpAmp: Structural Design Approach // Proc. ESSCIRC-2002, pp. 183-186, Florence, Italy, Sept. 24-26, 2002.