A linear BiCMOS operational transconductance amplifier (OTA) is described. It consists of a CMOS linear transconductor and a bipolar translineear current gain cell followed by three CMOS current mirrors. The proposed circuit has comparable linearity and temperature stability but superior dc characteristics to its bipolar counterpart. A test circuit with a transconductance of 47.3$\mu$s has been simulated. Simulation results show that a linearity error of less than $\pm$1 percent over an input volgate range from -1.0 to 1.0 V and a output dc offset current as small as-3.6 nA can be obtained.
저항형 센서 브리지를 인터페이싱 하기 위한 저항 편차-주파수 변환기를 제시하였다. 이 변환기는 선형 연산 트랜스컨덕턴스 증폭기(linear operational transconductance amplifier: LOTA)와 전류-제어 발진기(current-controlled oscillator: CCO)로 구성된다. 제시된 변환기를 상업용 개별 소자들을 이용하여 SPICE 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과는, 변환기가 16.90 kHz/${\Omega}$의 변환 감도와 ${\pm}$0.03 %의 최대 선형 오차를 가진다는 것을 보여준다.
Sinusoidal voltage-controlled oscillators (VCOs) based on Colpitts and Hartley oscillators are presented. They consist of a LC parallel-tuned circuit connected in a negative-feedback loop with an OTA-R amplifier and two diode limiters, where the inductor is simulated one realized with temperature-stable linear operational transconductance amplifiers (OTAs) and a grounded capacitor. Prototype VCOs are built with discrete components. The Colpitts VCO exhibits less than 1% nonlinearity in its current-to-frequency transfer characteristic from 4.2 to 21.7 MHz and ${\pm}$95 ppm/$^{\circ}C$ temperature drift of frequency over 0 to $70^{\circ}C$. The total harmonic distortion (THD) is as low as 2.92% with a peak-to-peak amplitude of 0.7 V for a frequency-tuning range of 10.8-32 MHz. The Hartley VCO has the temperature drift and THD of two times higher than those of the Colpitts VCO.
저가, 광대역, 그리고 넓은 이득 제어 범위를 갖는 전자 계측 시스템을 실현하기 위한 완전-차동 선형(fully-differential linear operational transconductance amplifier : FLOTA)를 사용한 새로운 계측 증폭기(instrumentation amplifier : IA)를 설계하였다. 이 IA는 한 개의 FLOTA, 두 개의 저항 그리고 한 개의 연산 증폭기(operational amplifier : op-amp로 구성된다. 동작 원리는 FLOTA에 인가되는 두 입력 전압의 차가 각각 동일한 차동 전류로 변환되고 이 전류는 op-amp의 (+)단자의 저항기와 귀환 저항기를 통과시켜 단일 출력 전압을 구하는 것이다. 제안한 IA의 동작 원리를 확인하기 위해 FLOTA를 설계하였고 상용 op-amp LF356을 사용하여 IA를 구현하였다. 시뮬레이션 결과 FLOTA를 사용한 전압-전류 특성은 ${\pm}3V$의 입력 선형 범위에서 0.1%의 선형오차와 2.1uA의 오프셋 전류를 갖고 있었다. IA는 1개의 저항기의 저항 값 변화로 -20dB~+60dB의 이득을 갖고 있으며, 60dB에 대한 -3dB 주파수는 10MHz이였다. 제안한 IA의 외부의 저항기의 정합이 필요 없고 다른 저항기로 오프셋을 조절할 수 있는 장점을 갖고 있다. 소비전력은 ${\pm}5V$ 공급전압에서 105mW이였다.
저항형 바이오 센서를 인터페이싱하기 위해 브릿지 저항 편차-주기 변환기를 제안한다. 이 변환기는 선형 OTA(linear operational transconductance amplifier)와 전류-제어 발진기(current-controlled oscillator)로 구성된다. 브릿지 옵셋저항이 $1k{\Omega}$일 때, 프리러닝 주기는 1.824 ms이다. 변환기의 변 환 감도는 $0-1.2{\Omega}$의 저항편 범위에서 $3.814ms/{\Omega}$이다. 변환 특성의 선형 에러는 ${\pm}0.004%$이내이다.
A n-well CMOS Operational Transconductance Amplifier -C(OTA-C) integrator with a wide linear input range is designed. The circuit designed has superior linearity of input voltage range compared with the conventional source-coupled pair OTA. The OTA developed in this paper is versatile in application: diverse applications are in the fields of linear amplifiers, continuous-time filters, gain control circuits, and analog multipliers, etc..
A new interface circuit for variable resistive sensors is proposed. The interface circuit compose of only two strain gages, a voltage-to-current converter, and current mirror with two outputs. A new dual slope A/D converter based on linear operational transconductance amplifier for the testing of prototype interface circuit is also described. The theory of operation is presented and experimental results are used to verify the theoretical predictions. The results show close agreement between predicted behaviour and experimental performance.
Galan, Juan Antonio Gomez;Carrasco, Manuel Pedro;Pennisi, Melita;Martin, Antonio Lopez;Carvajal, Ramon Gonzalez;Ramirez-Angulo, Jaime
ETRI Journal
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제31권5호
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pp.576-584
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2009
A novel tunable transconductor is presented. Input transistors operate in the triode region to achieve programmable voltage-to-current conversion. These transistors are kept in the triode region by a novel negative feedback loop which features simplicity, low voltage requirements, and high output resistance. A linearity analysis is carried out which demonstrates how the proposed transconductance tuning scheme leads to high linearity in a wide transconductance range. Measurement results for a 0.5 ${\mu}m$ CMOS implementation of the transconductor show a transconductance tuning range of more than a decade (15 ${\mu}A/V$ to 165 ${\mu}A/V$) and a total harmonic distortion of -67 dB at 1 MHz for an input of 1 Vpp and a supply voltage of 1.8 V.
GSM 셀룰러폰을 위한 저전압 고선형 바이폴라 OTA와 이룡 이용한 IF bandpass filter(BPF)를 제안하였다. OTA는 저전압 선형 transconductor, translinear 전류이득 셀, 그리고 3개의 전류 미러로 구성 되어있다. BPF는 2개의 동일한 2차 BPF를 직렬 연결한 형태인데, 2차 BPF는 저항과 커패시터 그리고 2개의 OTA와 커패시터로 된 ground simulated inductor로 구성되어 있다. 8GHz bipolar transistor-array를 사용한 SPICE 시뮬레이션에서는 1mS의 transconductance의 OTA가 ${\pm}2%$ 이하의 선형 오차와 ${\pm}2\;V$에서 ${\pm}0.65\;V$이상의 선형범위를 가짐을 보여준다. transconductor의 온도계수는 $-90ppm/^{\circ}C$이하이다. BPF는 중심 주파수는 $85MHz\;Q$값은 80이 되도록 설계하였다. 중심주파수에서의 온도계수는 $-182ppm/^{\circ}C$이고, BPF의 소비전력은 128mW 이다.
본 논문에서는 트랜지스터 동작영역에 독립적인 일정 트랜스컨덕턴스 rail-to-tail 입력회로 및 AB-급 출력회로를 갖는 2단 연산증폭기를 제시한다. rail-to-rail 입력회로는 추가 NMOS 및 PMOS 차동 입력단 구조를 사용하여, 전체 동상 입력 전압에서 항상 일정한 트랜스컨덕턴스를 갖도록 하였다. 이러한 입력단 회로는 기존 MOS의 정확한 전류-전압 관계식을 사용하지 않고, 트랜지스터의 동작영역에서, 즉 강 반전 및 약 반전, 독립적인 새로운 광역 선형 전류관계를 제안한다. 본 논문에서 제안한 입력단 회로를 SPICE를 사용하여 모의실험 결과, 전체 동상 입력 전압에 대해서 4.3%의 변화율이 나타남을 검증하였다. AB-급 출력단 회로는 공급 전압원에 독립적인 일정한 동작 전류값을 갖고, 출력 전압은 Vss+0.1에서 Vdd-0.15까지 구동하는 전압 특성을 나타내었다. 또한 출력단은 AB-급 궤환 제어 방식을 사용하여 저전압에서 동작 할 수 있다. 전체 연산 증폭기의 단일-이득 주파수 및 DC 전압이득 변화율은 각각 4.2% 및 12%로 나타냈다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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