Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 1

OPERACIONI OPERACIONI POJAČAVAČI SA POJAČAVAČI SA DIFERENCIJALNIM DIFERENCIJALNIM ULAZOM I ULAZOM I

IZLAZOMIZLAZOMOP sa diferencijalnim ulazom i izlazom (“fully differential” – FD) ima dva izlaza čiji naponi su u protivfazi, a određeni su u odnosu na konstantan zajednički izlazni referentni napon.

Pojačavači sa diferencijalnim izlazom (i ulazom) se koriste za potiskivanje smetnji tipa signala srednje vrednosti koje uzrokuju digitalna kola, drajveri u klasi AB, drajveri signala takta itd, a koje se prenose putem supstrata integrisanog kola. Neophodni su u svim kolima koja nisu isključivo analogna. Takođe su značajni i za analogna kola koja rade sa malim naponom napajanja.

Kontrola diferencijalnih izlaznih napona je suprotna pristupu kod OFA, kod kojih se kontroliše odnos između izlaznih struja na precizan diferencijalni način.

1. Johan Huijsing, OPERATIONAL AMPLIFIERS, Theory and Design, Kluwer Academic Publishers, 2001, Ch 6.2. http://amesp02.tamu.edu/~sanchez/607%20Lect%209%20CMFB-2008.pdf

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 2

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 3

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 4

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 5

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 6

Da bi se smanjila vrednost acm , tj, velika zavisnost CM izlaznog napona voc od CM napona pobudnog generatora vsc , ponekad se koristi common-mode feedforward tehnika za korekciju (CMFF).Dakle, i u slučaju male kao i u slučaju velike vrednosti acm , kod ovih pojačavača mora da postoji kolo za kontrolu srednje vrednosti izlaznog napona koje je precizno i funkcioniše za napone bliske naponima napajanja.

Ako je acm = 0 pojačanje sa povratnom spregom je nula, kao i kružno pojačanje. Tada je CM izlazni napon voc nezavisan od CM napona na ulazu pojačavača vic i pobudnog generatora vsc . Stoga se CM izlazni napon voc kontroliše posebnom petljom povratne sprege: “common-mode feedback” (CMFB).

DDV

SSV

1M 2M

3M 4M

BV

U nekim rešenjima je acm osnovnog pojačavača relativno veliko. Npr. kada se projektuju kola za male napone napajanja, ponekad se kao rezultat oprečnih zahteva projektuje kompromisno rešenje diferencijalnog pojačavača, tzv. pseudodiferencijalni pojačavač →

DDV

SSV

1M 2M

3M 4M

5M

pC2BV

1BV

pC

Najjednostavniji pojačavač sa diferencijalnim ulazom i izlazom →VB1 određuje zbir struja M1 i M2. a VB2 određuje struje M3 i M4. Nije moguće podesiti vrednosti ovih napona tako precizno da svi tranzistori rade u zasićenju. Stoga se jedan od ova dva napona fiksira, a drugi se podešava u petlji povratne sprege koja stabiliše srednju vrednost izlaznih signala. U ovoj petlji se koristi dodatni pojačavač, tzv. CMFB (“common-mode feedback”) pojačavač.

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 7

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 8

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 9

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 10

FD CMOS OP sa tranzistorima u omskom režimu za kontrolu CM izlaza

M9 i M10 rade u omskom režimu sa vDS oko 100mV.

Ovo kolo ima dobre karakteristike, ali je mana što izlazni napon ne može da dostigne napon napajanja.

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 11

FD teleskopski CMOS OP sa tranzistorima u linearnom režimu za kontrolu CM izlaza

I ovde M9 i M10 rade u linearnom režimu sa vDS oko 50-100mV.

I ulazni i izlazni opseg napona su ograničeni sa gornje strane.

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 12

FD CMOS OP sa tranzistorima sa dva diferencijalna para za kontrolu CM izlaza

Isti propusni opseg za CM kao i za diferencijalne signale. I ovde je mana što kolo ne radi kada se izlazni napon približi VSP.

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 13

FD GA-CF CMOS OP sa tranzistorima sa ulaznim CM naponom za CMFB kontrolu CM izlaza

Za primenu koja ima ukupnu DC CMFB.

CM senzor je kombinovan sa ulaznim stepenom.

Fig. 8.1.3 (a) Fullydifferential operationalamplifier with an GA-CFconfiguration and outputvoltage gain boosters

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 14

Za primenu koja ima ukupnu DC CMFB.

CM senzor je kombinovan sa ulaznim stepenom.

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 15

FD CMOS OP sa RR baferovanim rezistivnim senzorom za kontrolu CM izlaza

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 16

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 17

FD GA-CF-GA CMOS OP sa RR rezistivnim senzorom za kontrolu CM izlaza

Okt 08 MS1AIK Željko Aleksić 18