Високолінійні балансні двотактні підсилювачі постійного струму із низкою похибкою зсуву нуля

Abstract

Відомо, що двотактні підсилювачі постійного струму (ДППС), як правило мають високу лінійність передатної характе- ристики, широку смугу пропускання (сотні МГц та одиниці ГГц) на рівні одиничного підсилення та значну швидкість змінення вихідної наруги (не нижче тисяч вольт на мікросекунду). Серійні моделі таких інтегральних ДППС випускаються фірмами Analog Devices, Texas Instruments, Linear Technology, National Semiconductor та іншими. Завдяки наявності зазначених характеристик ДППС широко використовуються в перетворювачах струм-напруга, струм-струм, АЦП, ЦАП, системах прямого цифрового синтезу та багатоканальних цифрових системах опрацювання й реєстрування аналогових сигналів. Незважаючи на високі вказані статичні й динамічні характеристики ДППС, побудовані на біполярних транзисторах, мають істотну адитивну похибку у вигляді вхідного струму зсуву нуля на рівні сотен нА й одиниць мкА. Часто - густо це може погіршити статич- ні параметри вказаних пристроїв і систем. При появі вхідного струму зсуву нуля IСЗ.0 є базові струми біполярних транзисторів у вхідних каскадах підсилювачів. Для зменшення їх впливу в однотактних підсилювачах струму застосовують деякі спеціальні схемні методи. Які дозволяють на порядок зменшити вхідний струм зсуву нуля диференційного каскаду, не погіршуючи напругу зсуву або швидкодію. Для зменшення вхідного струму зсуву нуля у ДППС було запропоновано застосовувати компенсацію базових струмів у вхідних каскадах, а також будувати вхідні каскади на складених транзисторах Шиклаї, що дасть змогу значно покращити точність роботи схеми загалом.

Известно, что двухтактные усилители постоянного тока (ДУПТ), как правило, имеют высокую линейность передаточ- ной характеристики, широкую полосу пропускания (сотни МГц и единицы ГГц) на уровне единичного усиления и значительную скорость изменение выходного напряжения (не ниже тысяч вольт на микросекунду). Серийные модели таких интегральных ДУПТ выпускаются фирмами Analog Devices, Texas Instruments, Linear Technology, National Semiconductor и другими. Благодаря наличию указанных характеристик ДУПТ широко используются в преобразователях ток-напряжение, ток-ток, АЦП, ЦАП, системах прямого цифрового синтеза и многоканальных цифровых системах обработки и регистрации аналоговых сигналов. Несмотря на высокие указаные статические и динамические характеристики ДУПТ, построенные на биполярных транзисторах, имеющих существенное аддитивную погрешность в виде входного тока смещения нуля на уровне сотен нА и единиц мкА. Часто это может ухудшить статические параметры указанных устройств и систем. При появлении входного тока смещения нуля IСЗ.0 есть базовые токи биполярных транзисторов во входных каскадах усилителей. Для уменьшения их влияния в однотактным усили- телях тока применяют некоторые специальные схемные методы. Которые позволяют на порядок уменьшить входной ток смещения нуля дифференциального каскада, не ухудшая напряжение смещения или быстродействие. Для уменьшения входного тока смещения нуля в ДППС было предложено применять компенсацию базовых токов во входных каскадах, а также строить входные каскады на составных транзисторах Шиклаи, что позволит значительно улучшить точность работы схемы в целом.

It is known that push-pull DC amplifiers (PPDA), as a rule, have a high linearity of the transfer characteristic, a wide passband (hundreds of MHz and GHz units) at the level of unity gain, and a significant rate of change in the output voltage (at least thousands of volts per microsecond). Serial models of such integrated PPDA are produced by Analog Devices, Texas Instruments, Linear Technology, National Semiconductor and others. Due to the presence of these characteristics, PPDA are widely used in current-voltage, current-current, ADC, DAC, direct digital synthesis systems and multi-channel digital systems for processing and recording analog signals. Despite the high indicated static and dynamic characteristics of the PPDAs built on bipolar transistors, which have a significant additive error in the form of an input zero bias current of hundreds of nA and μA units. Often this can degrade the static parameters of these devices and systems. When the input zero bias current appears, there are basic currents of bipolar transistors in the input stages of the amplifiers. To reduce their influence in single-cycle current amplifiers, some special circuit methods are used. Which allow an order of magnitude to reduce the input zero bias current of the differential stage without affecting the bias voltage or speed. To reduce the input zero bias current in the PPDA, it was proposed to apply basic current compensation in the input stages, as well as to build the input stages on Shiklai composite transistors, which will significantly improve the accuracy of the circuit as a whole.