Спеціалізовані двотактні підсилювачі струму для перетворювачів аналогових сигналів

Abstract

Проаналізовано побудову спеціалізованих двотактних підсилювачів постійного струму з підвищеною лінійністю передатної характеристики, що застосовуються для побудови перетворювачів аналогових сигналів на базі методу балансування каскадних струмів. Розглянуто запропоновані схеми спеціалізованих двотактних підсилювачів постійного струму із двонаправленими парафазними виходами. Проаналізовано специфіку методу балансування струмів на базі двонаправленого відбивача струмів, а також двонаправленого фазорозщіплювача вхідного струму. Отримано аналітичні вирази, що визначають складові вихідних струмів вхідного двотактного каскаду. Наведено також і проаналізовано схеми блоків балансування і підсилення струмів із двома і чотирма виходами, що використовуються у проміжних каскадах двотактних підсилювачів постійного струму. Виведено аналітичні співвідношення для розрахунків малосигнальних коефіцієнтів підсилення струму, як для окремих складових фазорозщіплених струмів так і наскрізного коефіцієнта передачі в режимі балансу. Крім цього, отримано вираз для наскрізного малосигнального коефіцієнта підсилення, наведено також залежності, що демонструють змінення загального коефіцієнта передачі в межах діапазону вихідного сигналу. Проаналізовано похибки лінійності, що виникають внаслідок цих змін. Розглянуто практичну схему високолінійного перетворювача струм–струм, що побудована на базі двотактного вхідного фазорозщіплювача вхідного струму і блока балансування підсилених струмів із двома парами двонаправлених виходів. Здійснено схемотехнічне моделювання наведеного перетворювача струм–струм, побудованого із застосуванням інтегральних транзисторів. Надано рекомендації щодо побудови на базі цих двотактних підсилювачів постійного струму перетворювачів струм–струм та напруга–струм з низькими похибками лінійності, що дає можливість використовувати їх в багатоканальних аналого-цифрових перетворювачах.

Проанализированы построения специализированных двухтактных усилителей постоянного тока с повышенной линейностью передаточной характеристики на базе метода балансировки каскадных токов, которые применяются для построения преобразователей аналоговых сигналов. Ра ссмотрены предложенные авт орами схемы специализированных двухтактных усилителей постоянного то ка с двунаправленными парафазными выходами. Проанализирована специфика метода балансировки токов на базе двунаправленного отражателя токов, а также двунаправленного фазорасщепителя входного тока. Получены аналитические выражения, для составляющих выходных токов входного двухтактного каскада. Также приведены и проанализированы схемы блоков балансировки и усиления токов с двумя и четырьмя выходами, которые используются в промежуточных каскадах двухтактных усилителей постоянного тока. Выведены аналитические выражения для расчетов малосигнальных коэффициентов усиления тока, как для отдельных составляющих выходных токов так и сквозного коэффициента передачи в режиме бала нса. Кроме того, получено выражение для сквозного малосигнального коэффициента усиления, и приведе ны зависимости, демонстрирующие изменение общего коэффициента передачи в пределах диапазона выходного сигнала. Проанализированы погрешности линейности, возникающие вследствие этих измен ений. Рассмотрена практическая схема высоколинейного преобразователя ток–ток, построенная на базе дву хтактного фазорасщепи теля входного тока и блока балансировки усиленных токов с двумя парами двуна правленных выходов. Осуществлено схемотехническое моделирование преобразователя ток –ток, выполненное с применением моделей инт егральных транзисторов. Даны рекомендации по построени ю на базе этих двухтактных усилителей постоянного тока преобразователей ток–ток и на пряжение–ток с низкими погрешностями линейност и, что позволяет использовать их в многоканальных аналого-цифровых пре образователях.

There has been analyzed the construction of specialized push-pull direct current amplifiers w ith increased linearity of the tran sfer characteristic based on the method of balancing cascade currents, which are used to build converters of analog sign als. The schemes of specialized push-pull direct current a mplifiers with bidirectional paraphase outputs proposed by the authors are considered. The specificity of the current balancing method based on the bi-directional current reflector and the bi-directional phase-splitter of the input current, is analyzed. A nalytic expressions are obtained for the components of the output currents of the input push-pull cascade. The circuits of the balancing and amplifying cascades with two and four outputs, which are used in the intermediate stages of push-p ull direct c urrent amplifiers, are also given and analyzed. Analytic expressions are derived for the calculation of low-signal current gain factors, both for individual components of the output currents and the through transmission factor in the balance mode. In addition, an expression is obtained for the through small-signal gain factor, and also the dependences sh owing a change in the overall through transmission factor within the range of the output signal are also given. Linearity errors resulting from these changes are a nalyzed. A practical scheme of a high-linear current-to-current converter based on a push-pull phase-splitter of the input cur rent and a block of balancing of amplified currents with two pairs of bi-directional outputs is considered. Schematic mo deling of this current-to-current converter has been carried out using integrated transistor models. Recommendations are g iven for constructing on the basis of these push-pull direct current amplifiers current-to-current converters and voltage-to-current with low linearity err ors, which makes it possible to use them in multichannel analog-to-digital converters.