Статичні й динамічні характеристики перетворювачів струм-струм на базі двотактних підсилювачів струму

Abstract

Підсилювачі струмів у деяких випадках мають перевагу порівняно з підсилювачами напруги. Це пов’язано з тим, що значну частину паразитних параметрів інтегральних схем складають ємності. При цьому до уваги треба взяти те, що згідно із законами комутації напруга на ємності стрибком змінитися не може, тоді як струм через ємність може змінюватися стрибкоподібно. Таким чином, під час проектування електронних схем для різноманітних аналого-цифрових і цифро-аналогових пристроїв і систем слід орієнтуватися на принцип підсилення струмів. Для цього доцільно використовувати перетворювачі — підсилювачі струм-струм (ПСС). Розглянуто функціональну і принципову схему перетворювача струм-струм із заземленим навантаженням зі змінними коефіцієнтами передачі на базі двотактного підсилювача постійного струму, простіший за відомі. Оцінено похибки лінійності і струми зсуву нуля ДПСС залежно від значення коефіцієнтів передачі зокрема. Показано, що похибки лінійності не перевищують 0,001 %, а струм зсуву — не більше 0,5 мкА. Це дає можливість використовувати ці пристрої у високочастотних електронних системах і пристроях. Визначені оптимальні значення резистора налаштування, за яких похибки лінійності із заданими коефіцієнтами передачі є мінімальними. Проаналізовано динамічні характеристики ДПСС за допомогою АЧХ, ФЧХ і перехідної характеристики для заданих коефіцієнтів передачі струму. Доведено, що ширина смуги пропускання є максимально широкою і визначається граничною частотою підсилення транзистора.

In some cases, current amplifiers have an advantage over voltage amplifiers. This is due to the fact that a significant part of the parasitic parameters of integrated circuits are capacitances. In this case, it is necessary to take into account the fact that, according to the laws of switching, the voltage across the capacitor cannot change abruptly, while the current through the capacitor can change abruptly. Thus, when designing electronic circuits for various analog-digital and digital-analog accessories and systems, one should be guided by the principle of current amplification. For this, it is advisable to use con-verters — current-current amplifiers (CCA). Functional and schematic diagrams of a current-to-current converter with a grounded load with variable transmission coefficients based on a push-pull DC amplifier, the complexity of which is less known, are considered. The linearity errors and zero bias currents of the PPDA are estimated depending on the value of the transmission coefficients of a particular. It showed that the linearity errors do not exceed 0,001 %, and the bias current does not exceed 0,5 μA. This makes it possible to use these devices in high-frequency electronic systems and devices. The opti-mal values of the tuning resistor are determined, at which the linearity errors at the given transmission ratios are minimal. The dynamic characteristics of the PPDA are analyzed using the frequency response, phase response and transient re-sponse for the given current transfer coefficients. It is proved that the bandwidth is as wide as possible and is determined by the limiting frequency of the transistor amplification.

Усилители токов в ряде случаев имеют преимущество по сравнению с усилителями напряжения. Это связа-но с тем, что значительную часть паразитных параметров интегральных схем составляют емкости. При этом во внимание надо взять то, что согласно законам коммутации напряжение на емкости скачком изменить-ся не может, в то время как ток через емкость может изменяться скачкообразно. Таким образом, при проекти-ровании электронных схем для различных аналого-цифровых и цифро-аналоговых устройств и систем следует ориентироваться на принцип усиления токов. Для этого целесообразно использовать преобразователи-усилители ток-ток (УТТ). Рассмотрены функциональная и принципиальная схемы преобразователя ток-ток с заземленной нагрузкой с переменными коэффициентами передачи на базе двухтактного усилителя постоянно-го тока, менее сложного, чем известные. Оценены погрешности линейности и токи смещения нуля ДУПТ в зависимости от значения коэффициентов передачи частности. Показало, что погрешности линейности не превышают 0,001 %, а ток смещения не более 0,5 мкА. Это дает возможность использовать эти устройства в высокочастотных электронных системах и устройствах. Определены оптимальные значения резистора на-стройки, при которых погрешности линейности при заданных коэффициентах передачи минимальны. Проанали-зированы динамические характеристики ДУПТ с помощью АЧХ, ФЧХ и переходной характеристики для заданных коэффициентов передачи тока. Доказано, что ширина полосы пропускания максимально широкая и определяет-ся предельной частотой усиления транзистора.