Операциялық өткізгіштік күшейткіш - Operational transconductance amplifier - Wikipedia

OTA үшін схемалық белгі. Стандартты операциялық күшейткіш сияқты, оның инвертирование (-) және инвертирующий (+) кірістері бар; электрмен жабдықтау желілері (V + және V−); және бір шығыс. Дәстүрлі op-amp-тен айырмашылығы, оның I қосымша екі жақтаушы кірісі бар_abc және мен_{бейімділік}.

The жедел өткізгіш күшейткіш (OTA) болып табылады күшейткіш дифференциалды кіріс кернеуі шығыс шығарады ағымдағы. Осылайша, бұл кернеу басқарылатын ток көзі (VCCS). Әдетте күшейткішті басқаратын ток үшін қосымша кіріс болады өткізгіштік. OTA стандартқа ұқсас жұмыс күшейткіші оның жоғары деңгейі бар импеданс дифференциалды енгізу кезеңі және оны қолдануға болады кері байланыс.^[1]

Алғашқы сатылымда бар интегралды микросхемалар өндірді RCA 1969 жылы (сатып алғанға дейін General Electric ), CA3080 түрінде (тоқтатылған өнім),^[2] және олар содан бері жетілдірілді. Көптеген қондырғылар биполярлық транзисторлармен жасалғанымен, өрісті транзисторлық қондырғылар да жасалады. OTA өздігінен көпшілігінде пайдалы емес стандартты op-amp функциялары кәдімгі оп-амп ретінде, өйткені оның шығыны ток болып табылады.^{[дәйексөз қажет ]} Оның негізгі қолданыстарының бірі - электронды басқарылатын қосымшаларды енгізу айнымалы жиіліктегі осцилляторлар және сүзгілер айнымалы күшейткіш стандартты оп-ампермен орындау қиынырақ кезеңдер.

Стандартты операциялық күшейткіштерден негізгі айырмашылықтар

Оның шығысы а ағымдағы шығысы а болатын стандартты жұмыс күшейткішінен айырмашылығы Вольтаж.
Ол әдетте «ашық цикл» түрінде қолданылады; сызықтық қосымшаларда теріс кері байланыссыз. Бұл мүмкін, өйткені оның шығысына бекітілген кедергі шамасы оның шығыс кернеуін басқарады. Демек, шығудың шығуына жол бермейтін қарсылықты таңдауға болады қанықтылық, тіпті жоғары дифференциалды кіріс кернеуімен.

Негізгі жұмыс

Идеал OTA-да шығыс тогы дифференциалды кіріс кернеуінің сызықтық функциясы болып есептеледі:

{ displaystyle I _ { mathrm {out}} = (V _ { mathrm {in +}} -V _ { mathrm {in-}}) cdot g _ { mathrm {m}}}

қайда V_{+ ішінде} - инверсиясыз кірістегі кернеу, V_in− - бұл инверсиялық кірістегі кернеу және g_м болып табылады өткізгіштік күшейткіштің.

Күшейткіштің шығыс кернеуі оның шығыс тогының және оның жүктеме кедергісінің туындысы болып табылады:

{ displaystyle V _ { mathrm {out}} = I _ { mathrm {out}} cdot R _ { mathrm {load}}}

Кернеудің күшеюі шығыс кернеуін дифференциалды кіріс кернеуіне бөледі:

{ displaystyle G _ { mathrm {voltage}} = {V _ { mathrm {out}} over V _ { mathrm {in +}} -V _ { mathrm {in-}}} = R _ { mathrm {load} } cdot g _ { mathrm {m}}}

Күшейткіштің өткізгіштігі әдетте I деп белгіленген кіріс тогымен басқарылады_abc («күшейткіштің ығысу тогы»). Күшейткіштің өткізгіштігі осы токқа тура пропорционалды. Бұл күшейткіштің күшеюін және т.с.с. электронды басқару үшін пайдалы болатын ерекшелік.

Идеал емес сипаттамалар

Стандартты оп-амп сияқты, практикалық OTA-да идеал емес сипаттамалар бар. Оларға мыналар жатады:

Кіріс кезеңі сызықтық емес кіріс дифференциалды кернеу кезінде транзисторлардың кіру кезеңінің сипаттамаларына байланысты. CA3080 сияқты алғашқы құрылғыларда кіріс кезеңі дифференциалды күшейткіштің конфигурациясына қосылған екі биполярлық транзисторлардан тұрды. Бұл қосылыстың беріліс сипаттамалары 20 мВ немесе одан аз дифференциалды кіріс кернеулері үшін сызықтық болып табылады.^[3] Бұл OTA ашық цикл қолданылған кезде маңызды шектеу болып табылады, өйткені шығуды сызықтық түрге келтіру үшін кері байланыс жоқ. Осы параметрді жақсартудың бір схемасы төменде келтірілген.
Өткізгіштіктің температуралық сезімталдығы.
Кіріс және шығыс кедергілерінің өзгерісі, кіріс ығысу тогы және кіріс ығысу кернеуі I өткізгіштігін басқаратын токпен_abc.

Кейінгі жетілдірулер

OTA-ның бұрынғы нұсқаларында I жоқ еді_{бейімділік} терминал (диаграммада көрсетілген) немесе диодтар (оған іргелес көрсетілген). Олардың барлығы кейінгі нұсқаларда қосылды. Диаграммада көрсетілгендей, диодтардың анодтары біріктіріліп, бірінің катодын инверсиясыз кіріске (Vin +), ал екіншісінің катодын инверсиялық кіріске (Vin−) қосады. Диодтар анодтарға ағыммен бағытталады (I_{бейімділік}) ол I-ге енгізіледі_{бейімділік} Терминал. Бұл толықтырулар OTA-ны екі рет жақсартты. Біріншіден, кіріс резисторларымен бірге қолданған кезде, диодтар дифференциалды кернеуді бұрмалайды, бұл кіріс дифференциалды кернеуде кіріс кезеңінің сызықтық болмауының едәуір мөлшерін өтейді. Ұлттық жартылай өткізгіштің айтуы бойынша, осы диодтарды қосу кіріс кезеңінің сызықтығын 4 есе арттырады, яғни диодтарды қолданып, дифференциалдық кірістің 80 мВ сигналының бұрмалану деңгейі қарапайым дифференциалды күшейткіштің деңгейімен бірдей болады 20 мВ дифференциалдық кіріс кезінде.^[4] Екіншіден, біржақты диодтардың әрекеті OTA өткізгіштігінің температуралық сезімталдығының көп бөлігін өтейді.

Екінші жақсарту - OTA орналасқан чипке қосымша қолданылатын шығыс буферлік күшейткішті біріктіру. Бұл шын мәнінде OTA-ны жақсартудан гөрі схема дизайнеріне ыңғайлы; жеке буферді пайдалану қажеттілігінен бас тарту. Ол сонымен қатар OTA-ны, егер қажет болса, шығыс тогын кернеуге айналдыру арқылы дәстүрлі оп-амп ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.

Осы екі ерекшелікті де біріктіретін чиптің мысалы ретінде LM13600 жартылай өткізгішті және оның ізбасары LM13700.^[5]

Сондай-ақ қараңыз

Ескертулер

^ Джунг, В.Г., IC Op-Amp аспаздық кітабы (Howard W. Sams -Bobs Merrill First Ed. 1974) б. 440 және т.б.
^ CA3080 (тоқтатылған өнім)
^ Джунг, В.Г., IC массивінің аспабы(Хейден, 1980) б. 40-41.
^ LM 13700 үшін мәліметтер парағы - бұрмалану және дифференциалдық кіріс кернеуінің графигі (National Semiconductor, June 2004) б. 6.
^ «LM13700 Сызықтық диодтар мен буферлік қосарлы жедел өткізгіш күшейткіштер» (PDF). Texas Instruments. 15 желтоқсан 2015 ж. Алынған 26 қаңтар 2016.

Сыртқы сілтемелер

[1] Джунг, В.Г., IC Op-Amp аспаздық кітабы (Howard W. Sams -Bobs Merrill First Ed. 1974) б. 440 және т.б.

[2] CA3080 (тоқтатылған өнім)

[3] Джунг, В.Г., IC массивінің аспабы(Хейден, 1980) б. 40-41.

[4] LM 13700 үшін мәліметтер парағы - бұрмалану және дифференциалдық кіріс кернеуінің графигі (National Semiconductor, June 2004) б. 6.

[5] «LM13700 Сызықтық диодтар мен буферлік қосарлы жедел өткізгіш күшейткіштер» (PDF). Texas Instruments. 15 желтоқсан 2015 ж. Алынған 26 қаңтар 2016.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]