DD218510B5

DD218510B5 - CASCODE CONTROL FOR THE AMPLIFICATION OF HIGH FREQUENCY SIGNALS

Info

Publication number: DD218510B5
Application number: DD25255183A
Authority: DD
Inventors: Rainer Dipl-Ing Schmidt
Original assignee: Rft Rundfunk Fernseh Telekommu
Priority date: 1983-06-30
Filing date: 1983-06-30
Publication date: 1993-07-08
Also published as: DD218510A1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Kaskodeschaltung zur Verstärkung von Hochfrequenzsignalen, deren Verstärkung in Abhängigkeit von der Größe des am Eingang liegenden Nutzsignales geregelt wird.The invention relates to a cascode circuit for amplifying high-frequency signals whose gain is regulated in dependence on the size of the useful signal at the input.

Characteristic of the known technical solutions

Aus der Röhrentechnik sind Eingangsschaltungen bekannt, Prestin, U., „Standardschaltungen der Rundfunk- und Fernsehtechnik", Franzis-Verlag München (1968), Seite 50, bei denen eine Katodenbasisstufe und eine Gitterbasisstufe in Serie geschaltet sind.From the tube technology input circuits are known, Prestin, U., "Standard circuits of broadcasting and television technology", Franzis-Verlag Munich (1968), page 50, in which a cathode base stage and a grid base stage are connected in series.

Eine Regelung der Verstärkung in Abhängigkeit von der Größe des Nutzsignales erfolgt durch die Variation einer Spannung am Steuergitter der Katodenbasisschaltung, so daß eine Reduzierung des in beiden Stufen fließenden Stromes im gleichen Maße erfolgt.A regulation of the gain as a function of the size of the useful signal is effected by the variation of a voltage at the control grid of the cathode base circuit, so that a reduction of the current flowing in both stages takes place to the same extent.

Durch die damitverbundene Minderung der Steilheit erfolgt eine Absenkung der Gesamtverstärkung der Schaltungsanordnung, wodurch eine Übersteuerung der folgenden Stufen verbunden mit Begrenzungserscheinungen vermieden wird. Kaskodenschaltungen finden auch Anwendung in der Transistortechnik, so z.B. bei sogenannten FET-Tetroden, beschrieben von Hiilebrand/Heierling, «Feldeffekttransistoren in analogen und digitalen Schaltungen", Franzis-Verlag München (1972), Seite 107. Diese FET-Tetroden stellen die gleichstrommäßige Zusammenschaltung von zwei Feldeffekttransistoren in einem gemeinsamen Gehäuse dar, die durch entsprechende äußere Beschattung zu einer Sourcebasis- bzw. Gatebasisstufe geschaltet sind.By reducing the steepness associated therewith, a reduction of the overall gain of the circuit arrangement, whereby an override of the following stages associated with limiting phenomena is avoided. Cascode circuits are also used in transistor technology, e.g. in so-called FET tetrodes, described by Hiilebrand / Heierling, "field effect transistors in analog and digital circuits", Franzis-Verlag Munich (1972), page 107. These FET tetrodes represent the DC connection of two field effect transistors in a common housing, the are switched to a Sourcebasis- or Gatebasisstufe by appropriate external shading.

Beide Transistoren werden vom gleichen Strom durchflossen. Die Verstärkungsreduzierung bei großen HF-Eingangsspannungen erfolgt durch eine in ihrer Größe variablen Spannung an der Steuerelektrode des in Gatebasisschaltung betriebenen Transistors. Der hierbei erreichte Regelungseffekt beruht auf einer über eine Reduzierung des fließenden Stromes in der Schaltung erzielten Steilheitsminderung der Schaltungsanordnung.Both transistors are traversed by the same current. The gain reduction at high RF input voltages occurs through a variable voltage on the control electrode of the gate base circuit operated transistor. The control effect achieved here is based on a reduction in the steepness of the circuit arrangement achieved via a reduction of the flowing current in the circuit.

Aufgrund der großen Widerstandsdifferenz zwischen Antennenanschluß und Eingang der Sourcebasisstufe ist diese Schaltungsanordnung eingangsseitig nur durch ein schaltungstechnisch aufwendiges Netzwerk realisierbar, das vorzugsweise aus einem auf die Nutzfrequenz abgestimmten Parallelresonanzschwingkreis besteht.Due to the large difference in resistance between the antenna terminal and the input of the source base stage, this circuit arrangement can only be implemented on the input side by a circuit-technically complex network, which preferably consists of a parallel resonance resonant circuit tuned to the useful frequency.

Bei der Realisierung einer Eingangsschaltung als Kaskodeschaltung wird sowohl unter Verwendung von Röhren als auch von Feldeffekttransistoren ausschließlich die Stromabwärtsregelung durch die Variation einer Gleichspannung an einer Steuerelektrode der Gesamtschaltung angewendet.In the realization of an input circuit as a cascode circuit, both the use of tubes and of field effect transistors only the downstream control by the variation of a DC voltage at a control electrode of the overall circuit is applied.

Dabei wird ausgenutzt, daß diese aktiven Verstärkerbauelemente auch bei Reduzierung des in ihnen fließenden Stromes unempfindlich gegenüber Übersteuerungs- und Kreuzmodulationseffekten sind, wenn große Signale am Eingang der Schaltungsanordnung liegen.It is exploited that these active amplifier components are insensitive to overdrive and cross-modulation effects even when reducing the current flowing in them when large signals are at the input of the circuit.

Es sind weiterhin Kaskodeschaltungen bekannt (DD-WP H03 F/2501585), bei denen ein bipolarer Transistor in Emitterschaltung und ein bipolarer Transistor in Basisschaltung gleichstrommäßig zu einer Kaskode zusammengeschaltet sind und durch die Zuschaltung eines ohmschen Widerstandes erreicht wird, daß der in der Emitterstufe fließende Strom konstant gehalten wird, wenn der sich in der Basisstufe fließende Strom in Abhängigkeit von der Verstärkung der Gesamtschaltung verändert. Nachteilig an dieser Schaltung ist, daß bei sehr großen Nutzsignalamplituden am Eingang der Schaltung Begrenzungs- und Kreuzmodulationseffekte auftreten, die durch die spezifischen Eigenschaften von bipolaren Transistoren bei der Abwärtsregelung bedingt sind.There are also cascode circuits known (DD-WP H03 F / 2501585), in which a bipolar transistor in the common-emitter circuit and a bipolar transistor in common circuit are DC-connected to a cascode and is achieved by the connection of an ohmic resistance, that in the emitter stage flowing Current is kept constant when changing the current flowing in the base stage in dependence on the gain of the overall circuit. A disadvantage of this circuit is that at very large Nutzsignalamplituden at the input of the circuit limiting and cross-modulation effects occur, which are due to the specific properties of bipolar transistors in the downward control.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist eine Kaskodeschaltung zur Verstärkung von Hochfrequenzsignalen, die mit verschiedenen bipolaren Transistoren bestückt sein kann und die bei einem minimalen Bauelementeeinsatz ein gutes Großsignalverhalten aufweist.The aim of the invention is a cascode circuit for amplifying high-frequency signals, which can be equipped with different bipolar transistors and which has a good large signal behavior with a minimum use of components.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kaskodeschaltung zur Verstärkung von Hochfrequenzsignalen derart auszubilden, daß die möglicherweise verschiedenen bipolaren Transistoren der Eingangsschaltung so in Serie zusammengeschaltet sind, daß durch eine Stromaufwärtsregelung die Gesamtschaltung gegenüber großen Eingangssignalen unempfindlich wird, auch wenn gleichzeitig mehrere Eingangssignale unterschiedlicher Frequenz anliegen.The invention has the object of providing a cascode circuit for amplifying high-frequency signals in such a way that the possibly different bipolar transistors of the input circuit are connected in series so that the overall circuit is insensitive to large input signals by an upstream control, even if several input signals of different frequency simultaneously ,

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die von der Amplitude des am Eingang anliegenden Nutzsignales abhängige Spannung der Regelspannungsquelle über Widerstände an die Basiselektroden der Transistoren geschaltet ist. Bei einer Erhöhung des am Eingang liegenden Nutzsignales, das über das Eingangsnetzwerk der Basis des in Emitterschaltung betriebenen Transistors zugeführt wird, verändert sich die Regelspannung an der Basis beider Transistoren, wodurch sich der fließende Strom in der Gesamtschaltung vergrößert- Stromaufwärtsregelung - und neben einer Reduzierung der Gesamtverstärkung eine Übersteuerungsfestigkeit bewirkt.According to the invention this is achieved in that the dependent of the amplitude of the applied to the input useful signal voltage of the control voltage source is connected via resistors to the base electrodes of the transistors. With an increase in the input signal at the input, which is supplied via the input network of the base of the emitter circuit operated transistor, the control voltage at the base of both transistors, whereby the current flowing in the overall circuit increases - upstream - and in addition to a reduction in the Overall gain causes oversteer strength.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Kaskodeschaitung für den Fall der Verwendung von Transistoren der Zonenfoige pnp. Das zu verstärkende Eingangssignal gelangt über den Eingang 1 und das Eingangsnetzwerk 2 an die Basis des in Emitterschaltung betriebenen Transistors 3, dessen Emitter gleichstrommäßig über einen Widerstand 4 mit dem positiven Pol der Spannungsquelle 5 und wechselstrommäßig über den Kondensator 6 mit der Masse verbunden ist. Vom Kollektor des Transistors 3 durchläuft das Nutzsignal das Netzwerk 7 und gelangt an den Emitter des in Basisschaltung betriebenen Transistors 8, dessen Basis wechselstrommäßig durch den Kondensator 9, gleichstrommäßig durch den Widerstand 10 und dessen Kollektor über die ausgangsseitig angeordneten Selektionsmittel mit Masse verbunden sind. Es sind weiterhin die Basis des Transistors 3 über den Widerstand 12 und die Basis des Transistors 8 über einen Widerstand 13 mit der Regelspannungsquelle 14 verbunden, deren Spannung bei kleinen Nutzsignalen so bemessen ist, daß die Gesamtschaitung in einem optimalen Arbeitsbereich betrieben werden kann. Vergrößert sich die Amplitude des am Eingang 1 anliegenden Nutzsignales, so wird über eine Spannungsänderung der Spannungsquelle 14, die überdie Widerstände 12 bzw. 13 an die Basis beider Transistoren 3 und 8 gelangt, der fließende Strom erhöht, wodurch neben der Reduzierung der Verstärkung optimale Großsignaleigenschaften erreicht werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows the circuit diagram of a Kaskodeschaitung invention for the case of using transistors of Zonenfoige pnp. The input signal to be amplified passes through the input 1 and the input network 2 to the base of the emitter circuit operated transistor 3, the emitter is DC-connected via a resistor 4 to the positive pole of the voltage source 5 and AC-connected via the capacitor 6 to the ground. From the collector of the transistor 3, the useful signal passes through the network 7 and reaches the emitter of the base circuit operated transistor 8 whose base is AC-connected by the capacitor 9, DC-connected through the resistor 10 and its collector via the output side arranged selection means to ground. Furthermore, the base of the transistor 3 is connected via the resistor 12 and the base of the transistor 8 via a resistor 13 to the control voltage source 14 whose voltage is dimensioned at small useful signals so that the Gesamtschaitung can be operated in an optimal working range. If the amplitude of the useful signal applied to the input 1 increases, then the current flowing through a voltage change of the voltage source 14 which reaches the base of both transistors 3 and 8 via the resistors 12 and 13, respectively, increases the optimum large-signal characteristics in addition to reducing the gain be achieved.

Claims

Cascode circuit for amplifying high-frequency signals whose gain is regulated as a function of the magnitude of the useful signal present at the input, characterized in that the voltage of the control voltage source (14) dependent on the amplitude of the useful signal applied to the input (1) is applied via resistors (12, 13 ) is connected to the base electrodes of the transistors (3, 8).

For this 1 page drawing