Abstract
1A novel bipolar linear transconductor and its application to operational transconductance amplifier(OTA) for low-voltage low-power signal processing is proposed. The transconductor consists of a npn differential-pair with emitter degeneration resistor and a pnp differential-pair connected to the npn differential-pair in cascade. The bias current of the pnp differential-pair is used with the output current of the npn differential-pair for wide linearity and temperature stability. The OTA consists of the linear transconductor and a translinear current cell followed by three current mirrors. The proposed transconductor has superior linearity and low-voltage low-power characteristics when compared with the conventional transconductor. The experimental results show that the transconductor with transconductance of 50 ${\mu}S$ has a linearity error of less than ${\pm}$0.06% over an input voltage range from -2V to +2V at supply voltage ${\pm}$3V. Power dissipation of the transconductor was 2.44 mW. A prototype OTA with a transconductance of 25 ${\mu}S$ has been built with bipolar transistor array. The linearity of the OTA was same as the proposed transconductor. The OTA circuit also exhibits a transconductance that is linearly dependent on a bias current varying over four decades with a sensitivity of 0.5 S/A.
저전압 저전력 신호 처리를 위한 새로운 바이폴라 선형 트랜스컨덕터와 이것을 이용한 연산 트랜스컨덕턴스 증폭기를 제안한다. 이 트랜스컨덕터는 이미터 디제네레이션 저항을 갖는 npn 차동쌍과 이 차동쌍에 직렬로 연결된 pnp 차동쌍으로 구성된다. 이 구성에서 넓은 선형성과 온도 안정성을 위해 pnp 차동쌍의 바이어스 전류는 npn 차동쌍의 출력 전류를 사용하고 있다. 제안한 OTA는 선형 트랜스컨덕터와 세 개의 전류 미러를 갖는 트랜스리니어 전류 셀로 구성된다. 제안된 트랜스컨덕터는 종래의 그것과 비교하였을 때 우수한 선형성과 저전압 저전력 특성을 갖는다. 실험 결과, 50 ${\mu}S$의 트랜스컨덕턴스를 갖는 트랜스컨덕턴스가 공급 전압 ${\pm}$3V에서 입력 전압 범위가 -2V에서 +2V 사이에 ${\pm}$0.06% 보다 작은 선형 오차를 갖는다. 전력 소비는 2.44 mW이다. 25 ${\mu}S$의 트랜스컨덕턴스를 갖는 OTA 시작품을 바이폴라 트렌지스터 어레이를 가지고 만들었다. OTA의 선형성은 제안한 트랜스컨덕터와 같다. OTA 회로는 또한 0.5 S/A의 감도로 바이어스 전류 변화에따라 4-디케이드(decade)에 걸쳐서 선형적인 트랜스컨덕턴스를 갖는다.