Push-pull voltage buffer with improved load capacity

• Autorzy: Azarov Oleksiy , Obertyukh Maxim , Prokofiev Mikhailo , Kalizhanova Aliya , Kosaruk Olena

Identyfikatory

DOI

10.35784/iapgos.7257

Warianty tytułu

PL

Bufor napięcia push-pull o zwiększonej obciążalności

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article considers a method of increasing the load capacity of high-linear push-pull voltage buffer devices built on bipolar transistors. Buffer devices are designed to match the impedance of the signal generator to the impedance of the load and are essentially power amplifiers and actas an impedance converter with high input and low output impedances with a voltage transfer factor as close to unity as possible. The most commonis the construction of buffer devices based on operational amplifiers with deep feedback in the voltage follower mode. At the present time, special attention is also drawn to push-pull circuits of buffer devices, which are considered in this article. An important characteristic of buffer devices is the load capacity, and to improve it (reduce the output resistance) of such buffer devices, a method based on the introduction of a push-pull DC output amplifier intothe circuit is proposed. It is able to provide high linearity of the transmission characteristics and the required speed. New methods of structuraland functional organization of the core of precision buffer devices with high and very high input resistance and the output push-pull current amplifierwith different amplification factors are proposed. A schematic analysis of the static characteristics of the specified nodes, input resistance, load capacity and current amplification factor was performed. It has been proven that this method allows to significantly improve the load capacity of the voltage buffer.

PL

W artykule rozważono metodę zwiększenia obciążalności wysokoliniowych urządzeń buforujących napięcie typu push-pull zbudowanychna tranzystorach bipolarnych. Urządzenia buforowe są zaprojektowane tak, aby dopasować impedancję generatora sygnału do impedancji obciążeniai są zasadniczo wzmacniaczami mocy i działają jako konwerter impedancji o wysokiej impedancji wejściowej i niskiej impedancji wyjściowejze współczynnikiem przenoszenia napięcia jak najbliżej jedności. Najbardziej powszechna jest konstrukcja urządzeń buforowych opartychna wzmacniaczach operacyjnych z głębokim sprzężeniem zwrotnym w trybie wtórnika napięciowego. Obecnie szczególną uwagę zwraca się równieżna obwody push-pull urządzeń buforowych, które są rozważane w tym artykule. Ważną cechą urządzeń buforowych jest obciążalność i aby ją poprawić (zmniejszyć rezystancję wyjściową) takich urządzeń buforowych, zaproponowano metodę opartą na wprowadzeniu wzmacniacza do obwodu wyjściowego push-pull DC. Jest on w stanie zapewnić wysoką liniowość charakterystyki transmisji i wymaganą prędkość. Zaproponowano nowe metodystrukturalneji funkcjonalnej organizacji rdzenia precyzyjnych urządzeń buforowych o wysokiej i bardzo wysokiej rezystancji wejściowej oraz wyjściowego wzmacniacza prądowego typu push-pull o różnych współczynnikach wzmocnienia. Przeprowadzono schematyczną analizę charakterystyk statycznych określonych węzłów, rezystancji wejściowej, obciążalności i współczynnika wzmocnienia prądu. Udowodniono, że metoda ta pozwala znacznie poprawić obciążalność bufora napięcia.

Słowa kluczowe

EN

schematic modeling; buffer; push-pull amplifier; bipolar transistors; load capacity

PL

schematyczne modelowanie; bufor; wzmacniacz push-pull; tranzystory bipolarne; obciążalność

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2025
• Tom: T. 15, nr 2
• Strony: 100--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., wykr.

Twórcy

autor

Azarov Oleksiy

• Vinnytsia National Technical University, Vinnytsia, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0002-8501-1379+

autor

Obertyukh Maxim

• Vinnytsia National Technical University, Vinnytsia, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0003-2939-6582+

autor

Prokofiev Mikhailo

• Vasyl' Stus Donetsk National University, Vinnytsia,Ukraine

• https://orcid.org/0000-0001-9388-3735+

autor

Kalizhanova Aliya

• InstituteofInformationandComputational TechnologiesoftheMinistryofEducationandScienceCSofthe Republic of Kazakhstan, Almaty, Kazakhstan

• https://orcid.org/0000-0002-5979-9756+

autor

Kosaruk Olena

• Vinnytsia National Technical University, Vinnytsia, Ukraine

• https://orcid.org/0000-0003-1346-2944+

Bibliografia

• [1] Andrushchenko M., et al.: Hand Movement Disorders Tracking By Smartphone Based On Computer Vision Methods. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska 14(2), 2024, 5–10.
• [2] Avrunin O. G., et al.: Possibilities of Automated Diagnostics of Odontogenic Sinusitis According to the Computer Tomography Data. Sensors 21(4), 2021, 1198 [https://doi.org/10.3390/s21041198].
• [3] Azarov O. D., et al.: Static and dynamic characteristics of the self-calibrating multibit ADC analog components. Proc. SPIE 8698, 2012, 86980N [https://doi.org/10.1117/12.2019737].
• [4] Azarov A., et al.: Selection of the calculus system base for ADC and DAC with weight redundancy. Proc. SPIE 11176, 2019, 1117662 [https://doi.org/10.1117/12.2537197].
• [5] Bisikalo O. et al.: Parameterization of the Stochastic Model for Evaluating Variable Small Data in the Shannon Entropy Basis. Entropy 25(2), 2023, 184.
• [6] Chong S., Chan P. K.: A 0.9-/spl mu/A Quiescent Current Output-Capacitorless LDO Regulator with Adaptive Power Transistors in 65-nm CMOS. IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap. 60, 2013, 1072–1081.
• [7] Duong Q. H., et al.: Multiple-Loop Design Technique for High-Performance Low-Dropout Regulator. IEEE J. Solid State Circuits 52, 2017, 2533–2549.
• [8] Grebene A. B.: Bipolar and MOS analog integrated circuit design. John Wiley & Sons Technology & Industrial Arts, New Jersey 2002.
• [9] Kukharchuk V., et al.: Information Conversion in Measuring Channels with Optoelectronic Sensors. Sensors 22(1), 2022, 271 [https://doi.org/ 10.3390/s22010271].
• [10] Kukharchuk V. V., et al.: Transient analysis in 1st order electrical circuits in violation of commutation laws. Przegląd Elektrotechniczny 97(9), 2021, 26–29 [https://doi.org/10.15199/48.2021.09.05].
• [11] Lee T. C.: The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits. Cambridge University Press, 2004, 271–272.
• [12] Li Y., et al.: Low-Power, Fast-Transient FVF-Based Output-Capacitorless LDO with Push–Pull Buffer and Adaptive Resistance Unit. Electronics 12, 2023, 1285 [https://doi.org/10.3390/electronics12061285].
• [13] Lu Y., et al.: A Fully-Integrated Low-Dropout Regulator With Full-Spectrum Power Supply Rejection. IEEE Trans. Circuits Syst. 62, 2015, 707–716.
• [14] Park C. J., Onabajo M., Silva-Martinez J.: External Capacitor-Less Low DropOut Regulator With 25 dB Superior Power Supply Rejection in the 0.4–4 MHz Range. IEEE J. Solid State Circuits 49, 2014, 486–501.
• [15] Sularea I., Răducan C., Neag M.: A Capacitor-Less LDO with High PSR over a Wide Frequency Range. 2021 International Semiconductor Conference (CAS), Sinaia, Romania, 6–8 October 2021, 213–216.
• [16] Sze S., M., et al.: Physics of Semiconductor Devices. Wiley, Great Britain 2021.
• [17] Torres J., et al.: Low Drop-Out Voltage Regulators: Capacitor-less Architecture Comparison. IEEE Circuits Syst. Mag. 14, 2014, 6–26.
• [18] Wojcik W., Pavlov S.: Highly linear Microelectronic Sensors Signal Converters Based on Push-Pull Amplifier Circuits. Monograph 181. Komitet Inżynierii Środowiska PAN, Lublin 2022.