전류 피드백 연산 증폭기

Current-feedback operational amplifier
전류 피드백 op-amp 또는 앰프의 대표적인 도식입니다.

전류 피드백 연산 증폭기(CFOA 또는 CFA)는 반전 입력이 기존의 전압 피드백 연산 증폭기(VFA)가 아닌 전류에 민감한 전자 증폭기의 한 유형입니다.CFA는 Comlinear Corporation의 David Nelson에 의해 발명되었으며 1982년에 하이브리드 앰프인 CLC103으로 처음 판매되었습니다.CFA를 다루는 초기 특허는 미국 특허 4,502,020, David Nelson 및 Kenneth Saller(1983년 출원)입니다.집적회로 CFA는 1987년 Comlinear와 Elantec(디자이너 Bill Gross)에 의해 도입되었습니다.일반적으로 VFA와 동일한 핀 배열로 생산되므로 회로 설계가 허용하는 경우 재배선 없이 두 유형을 교환할 수 있습니다.리니어 앰프 등의 간단한 구성에서는 회로를 변경하지 않고 VFA 대신 CFA를 사용할 수 있지만, 인테그레이터 등의 경우에는 다른 회로 설계가 필요합니다.기존의 4 저항 차동 증폭기 구성은 CFA에서도 동작하지만 공통 모드 제거 비율은 VFA보다 낮습니다.

작동

표시된 도식을 참조하여 빨간색으로 표시된 섹션이 입력 단계 및 오류 증폭기를 구성합니다.반전 입력(Q1과 Q2의 방출기가 연결된 노드)은 임피던스가 낮기 때문에 전류의 변화에 민감합니다.저항 R1~R4는 대기 바이어스 조건을 설정하고 Q1과 Q2의 컬렉터 전류가 동일하도록 선택된다.대부분의 설계에서는 패시브 저항 바이어스 대신 액티브 바이어스 회로가 사용되며, 오프셋을 최소화하기 위해 반전 입력과 같이 비반전 입력이 저임피던스가 되도록 변경할 수도 있다.

신호가 인가되지 않은 경우 전류 미러 Q3/Q4 및 Q5/Q6에 의해 Q1과 Q2의 컬렉터 전류도 크기가 같으면 Q4와 Q6의 컬렉터 전류는 크기가 같아집니다.따라서 버퍼 입력에 전류가 흐르지 않습니다(또는 버퍼 입력에 전압이 존재하지 않습니다).실제로는 디바이스의 불일치로 인해 컬렉터 전류가 균일하지 않으며 이로 인해 버퍼 입력에 차분이 유입되어 출력 시 오프셋이 발생합니다.이는 입력 바이어스를 조정하거나 오프셋 늘링 회로를 추가하여 수정합니다.

파란색(Q3~Q6)으로 표시된 섹션은 I-to-V 컨버터를 형성합니다.Q1과 Q2의 컬렉터 전류 변화(비반전 입력 신호의 결과)는 Q4와 Q6의 컬렉터 접점에서 등가 전압 변화로 나타납니다.C는s 모든 동작 조건에서 회로가 안정적으로 유지되도록 하는 안정 캐패시터입니다.CFA의 넓은 개방 루프 대역폭으로 인해 회로가 발진할 위험이 높습니다.C를s 사용하면 특히 폐쇄 루프 게인이 낮은 상태에서 실행할 때 발진이 시작될 수 있는 주파수가 감쇠됩니다.

출력 스테이지(마젠타 단위)는 전류 게인을 제공하는 버퍼입니다.전압 게인은 단일성의 전압 게인(개략도(+1))입니다.

전압 피드백 증폭기 비교

내부 보상된 VFA 대역폭은 내부 우극 보상 캐패시터에 의해 지배되므로 일정한 게인/대역폭 제한이 발생합니다.CFA에는 우세한 극 보상 캐패시터도 있지만 전압 피드백 대신 전류 피드백을 사용하기 때문에 결과적으로 발생하는 개방 루프 응답은 다릅니다.VFA 안정성은 개방 루프 게인 대 피드백 게인 비율에 따라 달라지며, CFA 안정성은 피드백 저항 대비 개방 루프 트랜스 임피던스 비율에 따라 달라집니다.VFA는 게인/대역폭 의존성이 있고 CFA는 트랜스임피던스/피드백 저항 의존성이 있습니다.

VFA에서 동적 성능은 게인 대역폭 곱과 슬루 레이트에 의해 제한됩니다.CFA는 전류 모드 동작을 강조하는 회선 토폴로지를 사용합니다.이것은 본질적으로 전압 모드 동작보다 훨씬 고속입니다.이는 부유 노드 캐퍼시티의 영향을 받기 쉽기 때문입니다.고속의 상보적인 바이폴라 프로세스를 사용해 제조하는 경우, CFA는 VFA보다 몇 배나 빠를 수 있습니다.이는 대부분 VFA가 통일성 이득 시 안정성을 보상받았기 때문입니다.감쇠된 VFA는 CFA만큼 빠를 수 있습니다.CFA를 사용하면 증폭기 게인을 대역폭과 독립적으로 제어할 수 있습니다.이는 기존의 VFA [1]토폴로지에 비해 CFA의 주요 장점을 구성합니다.

CFA의 단점은 입력 오프셋 전압 저하와 입력 바이어스 전류 특성입니다.또한 DC 루프의 이득은 일반적으로 10진수만큼 작습니다.CFA는 반전 입력 전류 노이즈가 훨씬 높습니다.CFA 회로는 최대의 성능을 달성하려면 특정 피드백 저항 값을 사용해야 합니다.피드백 저항 값이 낮으면 증폭기가 진동할 수 있습니다.CFA 회로는 종종 발진을 일으키므로 출력 핀과 반전 입력 핀 사이에 직접 캐패시턴스를 포함해서는 안 됩니다.CFA는 정확도가 [2]중간 정도인 매우 빠른 애플리케이션에 이상적입니다.

보다 빠른 VFA의 개발은 현재 진행 중이며, VFA는 UHF 범위가 낮은 Gain-Bandwidth 제품과 함께 사용할 수 있습니다.그러나 CFA는 VFA보다 한 옥타브 이상 높은 게인 대역폭 제품과 함께 사용할 수 있으며 게인 대역폭 제품에 매우 가까운 증폭기로도 작동할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

전류 피드백 연산 증폭기는 CCVS(전류 제어 전압 소스)의 한 유형입니다.

추가 정보

  • Raj Senani, D. R. Bhaskar, V. K. Singh 및 A. K. Singh, Springer Science+ Business Media, 2013년 "현재 피드백 운영 증폭기와 응용 프로그램" ISBN978-1-4614-5187-7https://www.springer.com/gp/book/9781461451877
  • 교수님의 '전류 피드백 연산증폭기 적용'아흐메드 M.Soliman https://www.researchgate.net/publication/227165604_Applications_of_the_Current_Feedback_Operational_Amplifiers
  • '아날로그 신호 처리/신호 생성 회로 클래스 실현:현재 피드백 op-amps'를 사용한 새로운 구성(Profession by Profession).Raj Senani, Precentz: 전기통신 저널(독일), 제52권, 제9/10호, 페이지 196-206, 1998.https://www.researchgate.net/publication/260854255_Realization_of_a_Class_of_Analog_Signal_Processing_Signal_Generation_Circuits_Novel_Configurations_Using_Current_Feedback_Op-Amps
  • F. J. Lidgey and Khaled Hayatleh의 '전류 피드백 연산 증폭기와 응용 프로그램', 전자 및 통신 공학 저널, 9(4), 176–182, 1997년 9월 https://www.researchgate.net/publication/3364493_Current-feedback_operational_amplifiers_and_applications

레퍼런스

  1. ^ Franco, Sergio (2002). Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits. McGraw-Hill. p. 293. ISBN 0-07-232084-2.
  2. ^ Franco, Sergio (2002). Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits. McGraw-Hill. p. 299. ISBN 0-07-232084-2.