Високолінійні двотактні масштабатори – перетворювачі струмів на базі високоомних струмових дзеркал

Abstract

В різноманітних аналого-цифрових і цифро-аналогових системах масштабатори-перетворювачі струмів (МПС) широко використовуються. Важливо відзначити, що оскільки більша чисто паразитних параметрів інтегральних схем являє собою ємності, то застосування принципах підсилення і перетворення струмів має перевагу порівняно з принципом перетворення і підсилення напруг. Слід зазначити, що для побудови МПС можна використовувати різні підходи щодо структурно-схемної реалізації. Особливо специфічним є побудова МПС із заземленим навантаженням. Також широке використання мають різні варіанти побудови генераторів стабільних струмів на базі операційних підсилювачів, однак складністю такого підходу є потреба використання прецизійних резисторів. Автори пропонують інший підхід щодо побудови високолінійних МПС. Він полягає у застосуванні високолінійних високоомних струмових дзеркал із одним або двома виходами. Проте вказаний підхід є недостатньо відомим, тому тема статті, присвячена принципам побудови високолінійних двотактних масштабаторів-перетворювачів струмів на базі високолінійних струмових дзеркал є актуальною. У статті було запропоновано метод побудови масштабаторів-перетворювачів струму з високими вихідними опорами й високою лінійністю переданої характеристики. За допомогою комп’ютерного моделювання проаналізовано статичні й динамічні характеристики МПС, такі як смуга пропускання вхідного сигналу в діапазоні частот, похибка лінійності передатної характеристики, та вихідний малосигнальний опір. Авторами доведено, що МПС із послідовним вимиканням ВС має більший вихідний опір водночас, як застосування ВС із двома паралельними виходами має меншу похибку лінійності передатної характеристики.

В различных аналого-цифровых и цифро-аналоговых системах масштабаторы-преобразователи токов (МПТ) широко используются. Важно отметить, что поскольку большая чисто паразитных параметров интегральных схем представляет собой емкости, то применение принципов усиления и преобразования токов имеет преимущество по сравнению с принципом преобразования и усиления напряжений. Следует отметить, что для построения МПТ можно использовать разные подходы к структурносхемной реализации. Особенно специфичным является построение МПТ с заземленной нагрузкой. Также широкое использование имеют разные варианты построения генераторов стабильных токов на базе операционных усилителей, однако сложностью такого подхода является потребность в использовании прецизионных резисторов. Авторы предлагают другой подход к построению высоколинейных МПТ. Он заключается в применении высоколинейных высокоомных токовых зеркал с одним или двумя выходами. Однако указанный подход недостаточно известен, поэтому тема статьи, посвященная принципам построения высоколинейных двухтактных масштабаторов-преобразователей токов на базе высоколинейных токовых зеркал актуальна. В статье был предложен метод построения масштабаторов-преобразователей тока с высокими выходными опорами и высокой линейностью передаваемой характеристики. С помощью компьютерного моделирования проанализированы статические и динамические характеристики МПТ, такие как полоса пропускания входного сигнала в диапазоне частот, погрешность линейности передаточной характеристики и малосигнальное выходное сопротивление. Авторами доказано, что МПТ с последовательным включением ТЗ имеет большее выходное сопротивление одновременно, как применение ТЗ с двумя параллельными выходами имеет меньшую погрешность линейности передаточной характеристики

. In various analog-to-digital and digital-to-analog systems, current scalers-converters (CSC) are widely used. It is important to note that since a large purely parasitic parameters of integrated circuits are capacitances, the application of the principles of amplification and conversion of currents has an advantage over the principle of conversion and amplification of voltages. It should be noted that different approaches to the structural and schematic implementation can be used to construct the CSC. Particularly specific is the construction of an CSC with a grounded load. Also, various options for constructing stable current generators based on operational amplifiers are widely used, however, the complexity of this approach is the need to use precision resistors. The authors propose a different approach to the construction of highly linear CSC. It consists in the use of high-linear high-resistance current mirrors with one or two outputs. However, this approach is not well known, so the topic of the article devoted to the principles of constructing high-linear push-pull scalers-current converters based on high-linear current mirrors is relevant. The article proposed a method for constructing scalers-current converters with high output supports and high linearity of the transmitted characteristics. The static and dynamic characteristics of the CSC, such as the bandwidth of the input signal in the frequency range, the linearity error of the transfer characteristic, and the small-signal output impedance, have been analyzed using computer simulation. The authors have proved that an CSC with a series connection of CM has a higher output impedance at the same time, as the use of CM with two parallel outputs has a smaller error in the linearity of the transfer characteristic.