Двотактні підсилювачі постійного струму з балансним зворотним зв ’язком для багаторозрядних паралельних ЦАП

Abstract

Дисертацію присвячено дослідженню та розробці методів побудови двотактних підсилювачів постійного струму з покращеними статичними і динамічними характеристиками, що можуть використовуватись в багаторозрядних паралельних ЦАП та системах прямого цифрового синтезу аналогових сигналів. В роботі наведено аналітичні вирази для статичної передатної характеристики та малосигнальних коефіцієнтів передачі запропонованій схем в діапазоні частот. Також запропоновано структурно-функціональні та принципові схеми швидкодіючих високолінійних ДППС з одно- та багатоступеневими проміжними каскадами підсилення. Показано, що застосування балансного зворотного зв'язку та спеціалізованих відбивачів струму з низьким вхідним опором дозволяє значно розширити смугу пропускання підсилювачів та підвищити швидкість наростання вихідного сигналу. У роботі проведено порівняльний аналіз існуючих і запропонованих схем, який показав, що двотактні підсилювачі постійного струму мають кращі статичні і динамічні характеристики порівняно з відомими аналогами. Доведено, що застосування таких аналогових пристроїв дає змогу покращити параметри багаторозрядних паралельних ЦАП, а також систем перетворення форм інформації, в яких вони використовуються.

циональный технический университет, Винница, 2015. Диссертация посвящена исследованию и разработке методов построения двухтактных усилителей постоянного тока с улучшенными статическими и динамическими характеристиками, которые могут использоваться в многоразрядных параллельных ЦАП и системах прямого цифрового синтеза аналоговых сигналов. В работе проанализированы существующие подходы к построению усилителей постоянного тока, как на базе дифференциальных усилителей, так и на базе двухтактных структур, и показаны их недостатки. Также проведен анализ известных методов уменьшения входного тока смещения нуля усилителя и его температурного дрейфа, который показал их недостаточную эффективность. Это позволило определить направление и сформулировать задачи исследований. Проанализированы статические и динамические параметры предложенных принципиальных схем, которые показывают их превосходство над существующими серийными аналогами. Обоснована невозможность использования классического операционного усилителя в системах прямого цифрового синтеза в связи с ограниченным быстродействием. Составлена компьютерная модель генератора синусоидальных сигналов методом прямого цифрового синтеза с двухтактным усилителем постоянного тока на выходе вместо фильтра низких частот. Показана эффективность такого подхода, которая позволяет регулировать мощность и амплитуду выходного сигнала. Также рассмотрены характеристики макетного образца многоразрядного параллельного ЦАП с выходным устройством на основе двухтактного усилителя постоянного тока.

The thesis is devoted to the research and development of constructing methods of push-pull dc amplifier with improved static and dynamic characteristics that can be used in parallel multi-bit DAC and for direct digital synthesis systems of analog signals. In this paper the analytical expressions for the static transfer characteristic and small-signal transfer coefficients in the frequency range for proposed schemes were obtained. Also structural-functional and schematic diagrams of high-speed push-pull DC amplifiers with increased linearity with single- and multi-stage intermediate amplification cascades were proposed. It is shown that the use of balance feedback and specialized current mirrors with low input resistance can significantly extend the amplifier’s bandwidth and increase the slew rate o f the output signal. In this paper, a comparative analysis of the existing and proposed schemes showed that push-pull DC amplifiers have better static and dynamic properties compared with the known analogs. It is proved that the use of such analog devices allows improving parameters of multi-bit parallel DAC and systems for converting information form in which they are used.