DE102017102594A1 - Amplifier circuit, amplifier unit and method for amplifying a current and / or a voltage - Google Patents

Amplifier circuit, amplifier unit and method for amplifying a current and / or a voltage Download PDF

Info

Publication number
DE102017102594A1
DE102017102594A1 DE102017102594.4A DE102017102594A DE102017102594A1 DE 102017102594 A1 DE102017102594 A1 DE 102017102594A1 DE 102017102594 A DE102017102594 A DE 102017102594A DE 102017102594 A1 DE102017102594 A1 DE 102017102594A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
amplifier
transistor
current
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017102594.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Raimon Göritz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohde and Schwarz GmbH and Co KG filed Critical Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority to DE102017102594.4A priority Critical patent/DE102017102594A1/en
Publication of DE102017102594A1 publication Critical patent/DE102017102594A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/193—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only with field-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64—Impedance arrangements
    • H01L23/66—High-frequency adaptations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/14—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of neutralising means
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/22—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively
    • H03F1/223—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively with MOSFET's
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Eine Verstärkerschaltung (10) ist beschrieben, mit einer Kaskodenschaltung (18) von zwei Transistoren (20, 22) und einer Steuereinheit (26), die eingerichtet ist, die Strom- und/oder Spannungsverstärkung der Kaskodenschaltung (18) in Abhängigkeit von einem erfassten Stehwellenverhältnis zu regeln. Ferner sind eine Verstärkereinheit und ein Verfahren zum Verstärken eines Stroms und/oder einer Spannung beschrieben.An amplifier circuit (10) is described, with a cascode circuit (18) of two transistors (20, 22) and a control unit (26), which is adapted, the current and / or voltage gain of the cascode circuit (18) in response to a detected To regulate standing wave ratio. Furthermore, an amplifier unit and a method for amplifying a current and / or a voltage are described.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung mit einer Kaskodenschaltung, eine Verstärkereinheit sowie ein Verfahren zum Verstärken eines Stroms und/oder einer Spannung.The invention relates to an amplifier circuit with a cascode circuit, an amplifier unit and a method for amplifying a current and / or a voltage.

Aus dem Stand der Technik sind Verstärkereinheiten bekannt, die eine entsprechende Verstärkerschaltung aufweisen, die unter anderem einen Transistor umfassen, insbesondere einen Feldeffekttransistor. Der als Feldeffekttransistor ausgebildete Transistor arbeitet dabei üblicherweise in einer Sourceschaltung, die bei einem Bipolartransistor als Emitterschaltung bezeichnet wird. In der Sourceschaltung ist der Source-Anschluss des Transistors direkt an einer Masse angeschlossen, weswegen die Sourceschaltung auch als „common source“-Schaltung bezeichnet wird. In analoger Weise wird die Emitterschaltung auch als „common emitter“-Schaltung bezeichnet. In der entsprechenden Schaltung liegt am Gate- bzw. Basis-Anschluss des Transistors das Eingangssignal an, wobei am Drain- bzw. Kollektor-Anschluss ein verstärktes Ausgangssignal abgegriffen werden kann.Amplifier units are known from the prior art, which have a corresponding amplifier circuit which, inter alia, comprise a transistor, in particular a field-effect transistor. The transistor formed as a field effect transistor usually operates in a source circuit, which is referred to as a common emitter circuit in a bipolar transistor. In the source circuit, the source terminal of the transistor is connected directly to a ground, which is why the source circuit is also referred to as a "common source" circuit. In an analogous manner, the emitter circuit is also referred to as a "common emitter" circuit. In the corresponding circuit, the input signal is present at the gate or base terminal of the transistor, wherein an amplified output signal can be tapped at the drain or collector terminal.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verstärkerschaltungen, die in einer invertierender Verstärkereinheit verwendet werden, tritt jedoch der sogenannte Millereffekt auf, bei dem die Eingangskapazität der Verstärkereinheit vergrößert ist. Dies liegt daran, dass die Kapazität zwischen Ein- und Ausgang der Verstärkereinheit effektiv vergrößert wird, wenn das Signal verstärkt wird. Der Millereffekt ist insbesondere bei Hochfrequenz-Verstärkereinheiten störend.In the prior art amplifier circuits used in an inverting amplifier unit, however, the so-called Miller effect occurs, in which the input capacitance of the amplifier unit is increased. This is because the capacitance between input and output of the amplifier unit is effectively increased as the signal is amplified. The Millereffekt is particularly disturbing in high-frequency amplifier units.

Unter anderem können Verstärkereinheiten mit Antennen betrieben werden, um (Hochfrequenz-) Signale zu senden, die zuvor über die Verstärkereinheiten verstärkt worden sind. In analoger Weise können (Hochfrequenz-) Signale über die Antenne empfangen und anschließend über die Verstärkereinheit verstärkt werden. Sofern die Antenne und die Verstärkereinheit hinsichtlich ihrer Impedanz nicht angepasst sind, können sogenannte Kammerresonanzen auftreten, die unerwünscht sind.Among other things, amplifier units can be operated with antennas to transmit (radio frequency) signals that have been previously amplified through the amplifier units. In an analogous manner, (high frequency) signals can be received via the antenna and then amplified via the amplifier unit. If the antenna and the amplifier unit are not matched in terms of their impedance, so-called chamber resonances can occur, which are undesirable.

Bei fehlangepassten Lasten können generell Resonanzen und andere Probleme auftreten, die möglicherweise zu einer Beschädigung der Verstärkereinheit führen.With mismatched loads, resonances and other problems can generally occur, possibly resulting in damage to the amplifier unit.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstärkerschaltung, eine Verstärkereinheit sowie ein Verfahren zum Verstärken eines Stroms und/oder einer Spannung bereitzustellen, mit denen eine Verstärkung eines Signals in einfacher und kostengünstiger Weise möglich ist, wobei gleichzeitig ein großer nutzbarer Frequenzbereich vorliegen soll.The object of the invention is to provide an amplifier circuit, an amplifier unit and a method for amplifying a current and / or a voltage, with which a gain of a signal in a simple and cost-effective manner is possible, while a large usable frequency range is to be present.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verstärkerschaltung gelöst, mit einer Kaskodenschaltung von zwei Transistoren und einer Steuereinheit, die eingerichtet ist, die Strom- und/oder Spannungsverstärkung der Kaskodenschaltung in Abhängigkeit von einem erfassten Stehwellenverhältnis zu regeln.The object is achieved by an amplifier circuit, with a cascode circuit of two transistors and a control unit which is adapted to regulate the current and / or voltage gain of the cascode circuit in response to a detected standing wave ratio.

Der Grundgedanke der Erfindung ist es, dass die Verstärkerschaltung das Stehwellenverhältnis zur Regelung der Verstärkung heranzieht, sodass eine die Verstärkerschaltung aufweisende Verstärkereinheit geschützt wird, da die Strom- und/oder Spannungsverstärkung in Abhängigkeit vom erfassten Stehwellenverhältnis geregelt wird. Aufgrund der verwendeten Kaskodenschaltung, bei der die beiden Transistoren in Reihe bzw. Serie geschaltet sind, ist sichergestellt, dass der Millereffekt wirkungsvoll verhindert wird, sodass die Verstärkereinheit für Hochfrequenz-Anwendungen geeignet ist. Gleichzeitig werden die Signale, insbesondere die Hochfrequenz-Signale, in Abhängigkeit vom Stehwellenverhältnis geregelt, sodass eine etwaige Fehlanpassung berücksichtigt wird, um die Verstärkerschaltung zu schützen. Generell lassen sich so mit günstigeren Komponenten eine hohe Ausgangsleitung der Verstärkerschaltung ermöglicht, also eine höhere Ausgangsspannung und/oder ein höherer Ausgangsstrom, insbesondere bei Hochfrequenzsignalen.The basic idea of the invention is that the amplifier circuit uses the VSWR to control the gain, so that an amplifier unit having the amplifier circuit is protected, since the current and / or voltage amplification is regulated as a function of the detected standing wave ratio. Due to the cascode circuit used, in which the two transistors are connected in series or series, it is ensured that the Millereffekt is effectively prevented, so that the amplifier unit is suitable for high-frequency applications. At the same time, the signals, in particular the high-frequency signals, are regulated as a function of the VSWR, so that any mismatching is taken into account in order to protect the amplifier circuit. In general, a higher output line of the amplifier circuit can thus be made possible with more favorable components, ie a higher output voltage and / or a higher output current, in particular in the case of high-frequency signals.

Sofern die beiden Transistoren als Bipolartransistoren ausgebildet sind, arbeiten ein erster Transistor der Kaskodenschaltung in einer Emitterschaltung und ein zweiter Transistor der Kaskodenschaltung in einer Basisschaltung.If the two transistors are designed as bipolar transistors, a first transistor of the cascode circuit operate in an emitter circuit and a second transistor of the cascode circuit in a base circuit.

Sofern die beiden Transistoren als Feldeffekttransistoren ausgebildet sind, arbeiten ein erster Transistor der Kaskodenschaltung in einer Sourceschaltung und ein zweiter Transistor der Kaskodenschaltung in einer Gateschaltung.If the two transistors are designed as field effect transistors, a first transistor of the cascode circuit operate in a source circuit and a second transistor of the cascode circuit in a gate circuit.

Ein Aspekt sieht vor, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, die Strom- und/oder Spannungsverstärkung automatisch zu regeln. Demnach ist ein manueller Eingriff unnötig, um die entsprechenden Parameter für die Verstärkung des Stroms und/oder der Spannung einzustellen. Die Verstärkung läuft in autonomer Weise ab, insbesondere in Abhängigkeit vom erfassten Stehwellenverhältnis. Eine Beschädigung aufgrund einer fehlerhaften manuellen Bedienung können so ausgeschlossen werden.One aspect provides that the control unit is set up to automatically regulate the current and / or voltage amplification. Thus, manual intervention is unnecessary to set the appropriate parameters for the gain of the current and / or voltage. The amplification takes place in an autonomous manner, in particular as a function of the detected standing wave ratio. Damage due to faulty manual operation can thus be excluded.

Insbesondere ist die Steuereinheit eingerichtet, den Strom und/oder die Spannung automatisch zu regeln. Da die Steuerung die Strom- und/oder Spannungsverstärkung automatisch regelt, regelt die Steuerung in analoger Weise den Ausgangsstrom bzw. die Ausgangsspannung automatisch, also ohne manuellen Eingriff. Eine Fehlbedienung kann somit ausgeschlossen werden.In particular, the control unit is set up to automatically regulate the current and / or the voltage. Since the controller automatically regulates the current and / or voltage amplification, the controller automatically controls the output current or output voltage in an analogous manner, ie without manual intervention. An incorrect operation can thus be excluded.

Ein weiterer Aspekt sieht einen Temperatursensor vor, der mit der Steuereinheit gekoppelt ist. Dementsprechend kann zur Regelung der Strom- und/oder Spannungsverstärkung ebenfalls die Temperatur herangezogen werden. Dies gilt in analoger Weise für den Ausgangsstrom bzw. die Ausgangsspannung. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Verstärkerschaltung während des Betriebs nicht beschädigt wird, da eine zusätzliche Regelgröße vorgesehen ist, die Einfluss auf die Betriebssicherheit der Verstärkerschaltung hat.Another aspect provides a temperature sensor coupled to the controller. Accordingly, the temperature can also be used to regulate the current and / or voltage amplification. This applies analogously to the output current or the output voltage. This ensures that the amplifier circuit is not damaged during operation, since an additional controlled variable is provided, which has an influence on the reliability of the amplifier circuit.

Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass der zweite Transistor mit einer vom erfassten Stehwellenverhältnis abhängigen Spannung beaufschlagt ist. Insofern erfolgt die Regelung der Strom- bzw. Spannungsverstärkung über den zweiten Transistor. Bei einem Bipolartransistor ist der Basis-Anschluss des zweiten Transistors über ein vom Stehwellenverhältnis proportionales abhängiges Signal gesteuert, beispielsweise ein entsprechendes Stromsignal. Sofern es sich beim zweiten Transistor um einen Feldeffekttransistor handelt, liegt das vom Stehwellenverhältnis proportional abhängige Signal entsprechend am Gate-Anschluss an. Über das angelegte Signal am zweiten Transistor lässt sich eine Stromsteuerung des zweiten Transistors bzw. der gesamten Verstärkerschaltung bilden, sodass die Strom- bzw. Spannungsverstärkung entsprechend geregelt ist.Another aspect provides that the second transistor is acted upon by a voltage dependent on the detected standing wave ratio. In this respect, the regulation of the current or voltage amplification takes place via the second transistor. In the case of a bipolar transistor, the base terminal of the second transistor is controlled via a dependent signal proportional to the standing wave ratio, for example a corresponding current signal. If the second transistor is a field-effect transistor, the signal proportional to the standing-wave ratio depends on the gate connection. By means of the applied signal on the second transistor, a current control of the second transistor or of the entire amplifier circuit can be formed so that the current or voltage amplification is regulated accordingly.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verstärkerschaltung eine Leiterplatte, die eine Ausnehmung aufweist, wobei die beiden Transistoren auf einem gemeinsamen Flansch innerhalb der Ausnehmung angeordnet sind, insbesondere wobei der zweite Transistor auf einem Träger angeordnet ist, der zwischen dem Flansch und dem zweiten Transistor vorgesehen ist. Bei dem Träger handelt es sich beispielsweise um einen Diamantträger. Der Träger kann zudem beidseitig Gold aufweisen, insbesondere mit Gold beschichtet sein, sodass der Träger jeweils über eine Goldfläche am Flansch bzw. am zweiten Transistor anliegt. Generell ist hierdurch eine gute Kontaktierung, insbesondere des zweiten Transistors, sowie ein kompakter Aufbau der Verstärkerschaltung gewährleistet. Der Flansch kann als Masse für den ersten Transistor dienen.According to one embodiment, the amplifier circuit comprises a printed circuit board having a recess, wherein the two transistors are arranged on a common flange within the recess, in particular wherein the second transistor is arranged on a support which is provided between the flange and the second transistor. The carrier is, for example, a diamond carrier. The carrier may also have gold on both sides, in particular be coated with gold, so that the carrier rests in each case over a gold surface on the flange or on the second transistor. In general, this ensures a good contact, in particular of the second transistor, as well as a compact construction of the amplifier circuit. The flange can serve as ground for the first transistor.

Ferner betrifft die Erfindung eine Verstärkereinheit, die eine Verstärkerschaltung der zuvor genannten Art umfasst. Die zuvor genannten Vorteile ergeben sich in analoger Weise für die Verstärkereinheit.Furthermore, the invention relates to an amplifier unit comprising an amplifier circuit of the aforementioned type. The aforementioned advantages result in an analogous manner for the amplifier unit.

Ein Aspekt sieht vor, dass die Verstärkerschaltung in einer Endstufe der Verstärkereinheit vorgesehen ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Strom bzw. die Spannung vor der Ausgabe des entsprechenden Ausgangsstroms bzw. der entsprechend Ausgangsspannung verstärkt wird.One aspect provides that the amplifier circuit is provided in an output stage of the amplifier unit. This ensures that the current or the voltage is amplified before the output of the corresponding output current or the corresponding output voltage.

Generell kann die Verstärkerschaltung in einem Signalgenerator oder einem Netzwerkanalysator eingesetzt sein. Der Signalgenerator oder der Netzwerkanalysator können entsprechend eine Verstärkerstufe aufweisen, die der Verstärkereinheit entspricht.In general, the amplifier circuit can be used in a signal generator or a network analyzer. The signal generator or the network analyzer can accordingly have an amplifier stage which corresponds to the amplifier unit.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verstärken eines Stroms und/oder einer Spannung, bei dem ein Stehwellenverhältnis ermittelt wird, das herangezogen wird, um die Strom- und/oder Spannungsverstärkung zu regeln, bei der eine Kaskodenschaltung verwendet wird. Demnach wird der Strom bzw. die Spannung in Abhängigkeit vom ermittelten Stehwellenverhältnis verstärkt, sodass sichergestellt ist, dass eine entsprechende Verstärkereinheit, die zum Verstärken des Stroms bzw. der Spannung herangezogen wird, nicht beschädigt wird. Über die Kaskodenschaltung ist sichergestellt, dass ein in Emitter- bzw. Sourceschaltung arbeitender Transistor vorgesehen ist, mit dem eine Stromsteuerung möglich ist. Hierbei wird ein zum ermittelten Stehwellenverhältnis angepasstes Signal am entsprechenden Transistor angelegt, insbesondere am zweiten Transistor der Kaskodenschaltung, sodass aufgrund einer fehlerhaften Anpassung einer an der Verstärkerschaltung angeschossenen Last auftretende hohe Ströme über die Stehwellenverhältnis-Regelung ausgeglichen werden können.Furthermore, the invention relates to a method for amplifying a current and / or a voltage, in which a VSWR is determined, which is used to regulate the current and / or voltage amplification, in which a cascode circuit is used. Accordingly, the current or the voltage is amplified as a function of the determined standing wave ratio, so that it is ensured that a corresponding amplifier unit which is used for amplifying the current or the voltage is not damaged. About the cascode circuit ensures that a working in emitter or source circuit transistor is provided with a current control is possible. In this case, a signal adapted to the determined standing wave ratio is applied to the corresponding transistor, in particular to the second transistor of the cascode circuit, so that high currents can be compensated via the standing wave ratio control due to a faulty adaptation of a load applied to the amplifier circuit.

Ein Aspekt sieht vor, dass die Kaskodenschaltung einen ersten, in Emitter- bzw. Sourceschaltung arbeitenden Transistor und einen zweiten, in Basis- bzw. Gateschaltung arbeitenden Transistor aufweist, wobei der Basis- bzw. Gate-Anschluss des zweiten Transistors in Abhängigkeit vom erfassten Stehwellenverhältnis angesteuert wird. Der Basis- bzw. Gate-Anschluss des zweiten Transistors wird über einen entsprechenden Strom gesteuert, sodass sich eine vom Stehwellenverhältnis abhängige Regelung der Strom- bzw. Spannungsverstärkung ergibt. Der zweite Transistor der Kaskodenschaltung wird über eine zur erfassten Stehwellenverhältnis proportionale Spannung gesteuert, sodass die Strom- bzw. Spannungsverstärkung in Abhängigkeit vom erfassten Stehwellenverhältnis geregelt wird.One aspect provides that the cascode circuit has a first transistor operating in emitter or source circuit and a second, gate or gate circuit, the base or gate terminal of the second transistor being dependent on the detected standing wave ratio is controlled. The base or gate terminal of the second transistor is controlled by a corresponding current, resulting in a dependent of the standing wave ratio control of the current or voltage gain. The second transistor of the cascode circuit is controlled by a voltage proportional to the detected standing wave ratio, so that the current or voltage gain is regulated as a function of the detected standing wave ratio.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

  • - 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung,
  • - 2 ein Schaltungsdiagramm der Verstärkerschaltung gemäß 1,
  • - 3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung gemäß der 1 und 2, und
  • - 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstärkereinheit.
Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description and the drawings, to which reference is made. In the drawings show:
  • - 1 a schematic representation of an amplifier circuit according to the invention,
  • - 2 a circuit diagram of the amplifier circuit according to 1 .
  • - 3 a perspective view of the amplifier circuit according to the invention according to the 1 and 2 , and
  • - 4 a schematic representation of an amplifier unit according to the invention.

In 1 ist eine Verstärkerschaltung 10 schematisch gezeigt, die in einer Verstärkereinheit eingesetzt werden kann, um ein Strom- bzw. Spannungssignal zu verstärken.In 1 is an amplifier circuit 10 shown schematically, which can be used in an amplifier unit to amplify a current or voltage signal.

Die Verstärkerschaltung 10 weist in der gezeigten Ausführungsform eine Leiterplatte 12 auf, die eine Ausnehmung 14 hat. In der Ausnehmung 14 ist ein Flansch 16 angeordnet, der unter anderem eine Kaskodenschaltung 18 trägt. Die Kaskodenschaltung 18 umfasst einen ersten Transistor 20 sowie einen zweiten Transistor 22, die miteinander elektrisch verbunden sind, insbesondere in Reihe bzw. in Serie.The amplifier circuit 10 has a circuit board in the embodiment shown 12 on that a recess 14 Has. In the recess 14 is a flange 16 arranged, inter alia, a cascode circuit 18 wearing. The cascode circuit 18 includes a first transistor 20 and a second transistor 22 , which are electrically connected to each other, in particular in series or in series.

Bei den beiden Transistoren 20, 22 kann es sich um Bipolartransistoren oder Feldeffekttransistoren handeln.At the two transistors 20 . 22 they may be bipolar transistors or field effect transistors.

Zudem geht aus der 1 hervor, dass die Verstärkerschaltung 10 einen Träger 24 aufweist, der zwischen dem Flansch 16 und dem zweiten Transistor 22 angeordnet ist. Bei dem Träger 24 handelt es sich um einen Diamantträger 26, der auf der dem zweiten Transistor 22 zugeordneten Seite und auf der dem Flansch 16 zugeordneten Seite Gold aufweist, insbesondere mit Gold beschichtet ist.In addition, goes from the 1 that the amplifier circuit 10 a carrier 24 which is between the flange 16 and the second transistor 22 is arranged. At the carrier 24 it is a diamond carrier 26 on the second transistor 22 assigned side and on the flange 16 associated side has gold, in particular coated with gold.

Die Kaskodenschaltung 18 ist jeweils mit Leiterbahnen 28, 30 elektrisch verbunden ist, die auf der Leiterplatte 12 ausgebildet sind. Über die erste Leiterbahn 28 wird ein Eingangssignal an einen Eingang 32 der Verstärkerschaltung 10 zugeführt, das in der Verstärkerschaltung 10 verstärkt und über einen Ausgang 34 an die zweite Leiterbahn 30 ausgegeben wird.The cascode circuit 18 is each with tracks 28 . 30 electrically connected to the circuit board 12 are formed. About the first track 28 becomes an input signal to an input 32 the amplifier circuit 10 fed into the amplifier circuit 10 amplified and via an exit 34 to the second track 30 is issued.

In den 2 und 3 ist die Verstärkerschaltung 10 in einem Schaltdiagramm sowie in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Hieraus geht hervor, dass die beiden Transistoren 20, 22 der Kaskodenschaltung 18 in unterschiedlichen Schaltungen arbeiten, insbesondere in einer Emitterschaltung und in einer Basisschaltung bzw. in einer Sourceschaltung und in einer Gateschaltung.In the 2 and 3 is the amplifier circuit 10 shown in a circuit diagram and in a perspective view. It can be seen that the two transistors 20 . 22 the cascode circuit 18 operate in different circuits, in particular in an emitter circuit and in a base circuit or in a source circuit and in a gate circuit.

Das von der ersten Leiterbahn 28 ausgehende Eingangssignal wird an den Basis- bzw. Gate-Anschluss 36 des ersten Transistors 20 angelegt und über den Kollektor- bzw. Drain-Anschluss 38 des ersten Transistors 20 an den zweiten Transistor 22 weitergeleitet, insbesondere an dessen Emitter- bzw. Source-Anschluss 40.That of the first trace 28 outgoing input signal is sent to the base or gate terminal 36 of the first transistor 20 applied and via the collector or drain connection 38 of the first transistor 20 to the second transistor 22 forwarded, in particular at its emitter or source terminal 40 ,

Im zweiten Transistor 22 wird das Eingangssignal vom Emitter- bzw. Source-Anschluss 40 an den entsprechenden Kollektor- bzw. Drain-Anschluss 42 weitergeleitet, der mit der zweiten Leiterbahn 30 in elektrischer Verbindung steht.In the second transistor 22 becomes the input signal from the emitter or source terminal 40 to the corresponding collector or drain connection 42 forwarded to the second track 30 is in electrical connection.

Ferner geht aus den 2 und 3 hervor, dass der erste Transistor 20 über seinen Emitter- bzw. Source-Anschluss 46 mit Masse verbunden ist, die beispielsweise durch den Flansch 16 gebildet ist.Furthermore, goes from the 2 and 3 that the first transistor 20 via its emitter or source terminal 46 connected to ground, for example, by the flange 16 is formed.

Der Basis- bzw. Gate-Anschluss 48 des zweiten Transistors 22 ist dagegen mit einer Spannungsquelle 50 gekoppelt ist, über die der zweite Transistor 22 entsprechend angesteuert werden kann. Die Spannungsquelle 50 ist mit einer schematisch dargestellten Steuereinheit 52 gekoppelt, die eingerichtet ist, die Strom- bzw. Spannungsverstärkung der Verstärkerschaltung 10 zu regeln.The base or gate connection 48 of the second transistor 22 is on the other hand with a voltage source 50 is coupled, via which the second transistor 22 can be controlled accordingly. The voltage source 50 is with a control unit shown schematically 52 coupled, which is arranged, the current or voltage gain of the amplifier circuit 10 to regulate.

Zur Regelung greift die Steuereinheit 52 auf ein ermitteltes Stehwellenverhältnis zurück, das sich über entsprechende Sensoren und Richtkoppler ermitteln lässt. In Abhängigkeit vom erfassten Stehwellenverhältnis steuert die Steuereinheit 52 das von der Spannungsquelle 50 ausgehende Spannungssignal, was am Basis- bzw. Gate-Anschluss 48 des zweiten Transistors 22 anliegt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Strom- bzw. Spannungsverstärkung in Abhängigkeit vom Stehwellenverhältnis geregelt ist, also in Abhängigkeit von einer möglichen Fehlanpassung. Hierdurch ist mit einfachen Mitteln und wirkungsvoll verhindert, dass die Verstärkerschaltung 10 aufgrund einer zu hohen Reflexion beschädigt werden könnte.For regulation, the control unit engages 52 to a determined standing wave ratio, which can be determined via corresponding sensors and directional coupler. Depending on the detected standing wave ratio, the control unit controls 52 that from the voltage source 50 outgoing voltage signal, what at the base or gate terminal 48 of the second transistor 22 is applied. This ensures that the current or voltage amplification is regulated as a function of the standing wave ratio, that is, as a function of a possible mismatch. This is by simple means and effectively prevents the amplifier circuit 10 due to excessive reflection could be damaged.

Da die Regelung automatisch abläuft, ist weiter gewährleistet, dass eine Fehlbedienung ausgeschlossen ist.Since the regulation runs automatically, it is further ensured that a maloperation is excluded.

Zudem umfasst die Verstärkerschaltung 10 einen Temperatursensor 54, der ebenfalls mit der Steuereinheit 52 gekoppelt ist, sodass die vom Temperatursensor 54 erfasste Temperatur an die Steuereinheit 52 übermittelt wird. Der Temperatursensor 54 kann die Temperatur des ersten Transistors 20, des zweiten Transistors 22 und/oder der gesamten Kaskodenschaltung 18 erfassen.In addition, the amplifier circuit includes 10 a temperature sensor 54 which also with the control unit 52 is coupled so that the from the temperature sensor 54 detected temperature to the control unit 52 is transmitted. The temperature sensor 54 can be the temperature of the first transistor 20 , the second transistor 22 and / or the entire cascode circuit 18 to capture.

Die Steuereinheit 52 ist eingerichtet, die an den Basis- bzw. Gate-Anschluss 48 des zweiten Transistors 22 angelegte Spannung auch in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur zu regeln. Dementsprechend wird die Kaskodenschaltung 18, insbesondere die davon ausgehende Strom- bzw. Spannungsverstärkung, ebenfalls über die erfasste Temperatur geregelt.The control unit 52 is arranged to the base or gate terminal 48 of the second transistor 22 applied voltage also depending on the detected temperature to regulate. Accordingly, the cascode circuit 18, in particular the outgoing therefrom current or voltage gain, also regulated by the detected temperature.

In 4 ist eine Verstärkereinheit 56 gezeigt, die zumindest eine Verstärkerschaltung 10 der zuvor genannten Art umfasst, insbesondere mehrere Verstärkerschaltungen 10.In 4 is an amplifier unit 56 shown, the at least one amplifier circuit 10 of the aforementioned type, in particular a plurality of amplifier circuits 10 ,

Aus der 4 geht hervor, dass die Verstärkereinheit 56 zur Ermittlung des Stehwellenverhältnisses wenigstens einen Sensor 58 und zumindest einen Richtkoppler 60 umfasst. Hierüber lassen sich die hinlaufenden und rücklaufenden Wellen auskoppeln und erfassen, um das Stehwellenverhältnis zu ermitteln.From the 4 shows that the amplifier unit 56 for determining the standing wave ratio at least one sensor 58 and at least one directional coupler 60 includes. Using this, the traveling and returning waves can be decoupled and recorded in order to determine the VSWR.

Das ermittelte Stehwellenverhältnis wird der Verstärkerschaltung 10 zugeführt, insbesondere der Steuereinheit 52, sodass die Steuereinheit 52 die Spannungsquelle 50 entsprechend ansteuert. Über due Spannungsquelle 50 wird wiederum die Kaskodenschaltung 18, insbesondere der Basis- bzw. Gate-Anschluss 48 des zweiten Transistors 22, mit einem Steuerstrom gesteuert, wodurch die Strom- bzw. Spannungsverstärkung der Verstärkerschaltung 10 geregelt ist.The determined standing wave ratio becomes the amplifier circuit 10 supplied, in particular the control unit 52 so the control unit 52 the voltage source 50 controls accordingly. About due to voltage source 50 in turn becomes the cascode circuit 18 , in particular the base or gate connection 48 of the second transistor 22 , controlled with a control current, whereby the current or voltage gain of the amplifier circuit 10 is regulated.

Da die Strom- bzw. Spannungsverstärkung in Abhängigkeit vom erfassten Stehwellenverhältnis geregelt wird, kann vermieden werden, dass die Verstärkereinheit 56 auf einer schlechten Phase bei Fehlanpassung arbeiten muss, da die entsprechende Verstärkung in Abhängigkeit vom Stehwellenverhältnis geregelt wird. Bei Fehlanpassung auftretende hohe Ströme an den spezifischen Phasen können so über die Verstärkerschaltung 10 ausgeglichen werden.Since the current or voltage gain is regulated as a function of the detected standing wave ratio, it is possible to prevent the amplifier unit 56 must work on a bad phase with mismatch, since the corresponding gain is regulated as a function of the VSWR. Mismatching occurring high currents at the specific phases can thus via the amplifier circuit 10 be compensated.

Die Verstärkerschaltung 10 sowie die Verstärkereinheit 56 sind einfach und mit kostengünstigen Komponenten aufgebaut, da zur Regelung lediglich der am Basis- bzw. Gate-Anschluss 48 des zweiten Transistors 22 anliegende Stromsignal bzw. die Spannungsquelle 50 genutzt wird.The amplifier circuit 10 and the amplifier unit 56 are simple and built with low-cost components, as to control only the base or gate connection 48 of the second transistor 22 applied current signal or the voltage source 50 is being used.

Die Verstärkerschaltung 10 kann auch in einem Signalgenerator, einem Netzwerkanalysator oder einer anderen Einheit vorgesehen sein, die eine Leistung abgibt. Die Verstärkerschaltung 10 ist dabei Teil der Verstärkereinheit 56, die eine entsprechende Verstärkerstufe des Signalgenerators, des Netzwerkanalysators oder der entsprechenden Einheit darstellt. Insbesondere ist die Verstärkerschaltung 10 in einer Endstufe vorgesehen.The amplifier circuit 10 may also be provided in a signal generator, a network analyzer, or other entity that provides power. The amplifier circuit 10 is part of the amplifier unit 56, which represents a corresponding amplifier stage of the signal generator, the network analyzer or the corresponding unit. In particular, the amplifier circuit 10 provided in a final stage.

Da der Millereffekt wirkungsvoll unterdrückt ist, ist die Verstärkerschaltung 10 und die Verstärkereinheit 56 geeignet, auch für hohe Frequenzen genutzt zu werden, also für Hochfrequenzsignale.Since the Millereffekt is effectively suppressed, the amplifier circuit 10 and the amplifier unit 56 suitable for high frequencies, so for high frequency signals.

Claims (10)

Verstärkerschaltung (10) mit einer Kaskodenschaltung (18) von zwei Transistoren (20, 22) und einer Steuereinheit (26), die eingerichtet ist, die Strom- und/oder Spannungsverstärkung der Kaskodenschaltung (18) in Abhängigkeit von einem erfassten Stehwellenverhältnis zu regeln.Amplifier circuit (10) having a cascode circuit (18) of two transistors (20, 22) and a control unit (26) which is adapted to regulate the current and / or voltage gain of the cascode circuit (18) in dependence on a detected standing wave ratio. Verstärkerschaltung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (52) eingerichtet ist, die Strom- und/oder Spannungsverstärkung automatisch zu regeln.Amplifier circuit (10) after Claim 1 , characterized in that the control unit (52) is arranged to automatically regulate the current and / or voltage gain. Verstärkerschaltung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (52) eingerichtet ist, den Strom und/oder die Spannung automatisch zu regeln.Amplifier circuit (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that the control unit (52) is arranged to automatically regulate the current and / or the voltage. Verstärkerschaltung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (54) vorgesehen ist, der mit der Steuereinheit (52) gekoppelt ist.Amplifier circuit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature sensor (54) is provided, which is coupled to the control unit (52). Verstärkerschaltung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Transistor (22) mit einer vom erfassten Stehwellenverhältnis abhängigen Spannung beaufschlagt ist.Amplifier circuit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the second transistor (22) is acted upon by a voltage dependent on the detected standing wave ratio. Verstärkerschaltung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkerschaltung (10) eine Leiterplatte (12) umfasst, die eine Ausnehmung (14) aufweist, wobei die beiden Transistoren (20, 22) auf einem gemeinsamen Flansch (16) innerhalb der Ausnehmung (14) angeordnet sind, insbesondere wobei der zweite Transistor (22) auf einem Träger (24) angeordnet ist, der zwischen dem Flansch (16) und dem zweiten Transistor (24) vorgesehen ist.Amplifier circuit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the amplifier circuit (10) comprises a printed circuit board (12) having a recess (14), wherein the two transistors (20, 22) on a common flange (16) are arranged within the recess (14), in particular wherein the second transistor (22) on a support (24) is arranged, which is provided between the flange (16) and the second transistor (24). Verstärkereinheit (56), die eine Verstärkerschaltung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.Amplifier unit (56) comprising an amplifier circuit (10) according to any one of the preceding claims. Verstärkereinheit (56) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkerschaltung (10) in einer Endstufe der Verstärkereinheit (56) vorgesehen ist.Amplifier unit (56) according to Claim 7 , characterized in that the amplifier circuit (10) is provided in an output stage of the amplifier unit (56). Verfahren zum Verstärken eines Stroms und/oder einer Spannung, bei dem ein Stehwellenverhältnis ermittelt wird, das herangezogen wird, um die Strom- und/oder Spannungsverstärkung zu regeln, bei der eine Kaskodenschaltung (18) verwendet wird.A method for amplifying a current and / or a voltage at which a VSWR is determined which is used to control the current and / or voltage gain using a cascode circuit (18). Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaskodenschaltung (18) einen ersten, in Emitter- bzw. Sourceschaltung arbeitenden Transistor (20) und einen zweiten, in Basis- bzw. Gateschaltung arbeitenden Transistor (22) aufweist, wobei der Basis- bzw. Gate-Anschluss (48) des zweiten Transistors (22) in Abhängigkeit vom erfassten Stehwellenverhältnis angesteuert wird.Method according to Claim 9 characterized in that the cascode circuit (18) comprises a first transistor (20) operating in emitter or source circuit and a second transistor (22) operating in base or gate circuit, wherein the base or gate terminal (48) of the second transistor (22) is driven in response to the detected standing wave ratio.
DE102017102594.4A 2017-02-09 2017-02-09 Amplifier circuit, amplifier unit and method for amplifying a current and / or a voltage Pending DE102017102594A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017102594.4A DE102017102594A1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Amplifier circuit, amplifier unit and method for amplifying a current and / or a voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017102594.4A DE102017102594A1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Amplifier circuit, amplifier unit and method for amplifying a current and / or a voltage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017102594A1 true DE102017102594A1 (en) 2018-08-09

Family

ID=62909894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017102594.4A Pending DE102017102594A1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Amplifier circuit, amplifier unit and method for amplifying a current and / or a voltage

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017102594A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69821186T2 (en) Dual band transmitter with switchable adjustment circuit
DE102008048986B4 (en) Antenna amplifier and receiving system
DE112016006472T5 (en) LAST MODULATION AMPLIFIER
EP2166319B1 (en) Variable transmission output for fill state measurement
DE102005061572B4 (en) Power amplifier arrangement, in particular for mobile radio, and method for determining a performance parameter
DE102013224618B4 (en) power amplifier
DE10353047A1 (en) Variable-gain amplifier for radio frequency signals, has gain bypass device for passing RF input signal to output, bypassing field effect transistor when varying gain
DE102007060031B4 (en) Semiconductor device
DE102015104621A1 (en) System and method for a low-noise amplifier
DE102008015160A1 (en) detector device
DE102019209713A1 (en) AMPLIFIER LINEARITY REINFORCEMENT CIRCUITS AND METHOD FOR POST DISTORTION FEEDBACK ERASE
DE69531273T2 (en) Variable gain circuit and radio with such a circuit
DE3782027T2 (en) ELECTRONIC SWITCH FOR VERY HIGH FREQUENCIES.
DE102013110432B4 (en) Apparatus and method for differential amplifiers with a wide common mode range
DE102006052611A1 (en) Linear broadband amplifier e.g. measuring amplifier, for measuring techniques, has amplifier stages connected in parallel between hybrid couplers, where stages are based on transistors made of semiconductor materials with large band gaps
DE102011106234A1 (en) Method and apparatus for protecting a high frequency power amplifier against mismatch
DE2837817A1 (en) PRE-VOLTAGE SWITCH
DE102013226635A1 (en) Doherty amplifier with additional delay element
DE60118087T2 (en) RF power amplifiers
DE60313621T2 (en) SYSTEM AND METHOD FOR CONSTRUCTING THE INPUT SIMPEDANCE OF A STACKED AMPLIFIER ASSEMBLY
DE2847375C3 (en) Power supply for matched feedback amplifiers
DE102017102594A1 (en) Amplifier circuit, amplifier unit and method for amplifying a current and / or a voltage
DE2631916B2 (en) Differential amplifier built on a semiconductor chip with MOS field effect transistors
DE112019007150T5 (en) Power amplifier
DE102013209686B3 (en) amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed