DE2846687A1

DE2846687A1 - Feldeffekttransistor-spannungsverstaerker

Info

Publication number: DE2846687A1
Application number: DE19782846687
Authority: DE
Inventors: Gerhard Krause
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-10-26
Filing date: 1978-10-26
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2846687C2

Description

Feldeffekttransistor-Spannungsverstärker
Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor-Spannungsverstärker großer Bandbreite, bei dem einem Verstärkertransistor ein Lastwiderstand nachgeschaltet ist.
Bei Spannungsverstärkern mit sehr großer relativer Bandbreite in der Größenordnung von zum Beispiel 2 GHz ist es schwierig, einen geeigneten Lastwiderstand für den Verstärkertransistor vorzusehen. Außerdem sollte der Lastwiderstand die Eigenschaft aufweisen, daß Drainstrom-Toleranzen keinen Einfluß auf die Arbeitspunkte von gleichstrommäßig angekoppelten Folgestufen haben.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Feldeffekttransistor-Spannungsverstärker großer relativer Bandbreite anzugeben, bei dem der Verstärkertransistor einen ausreichenden Lastwiderstand besitzt und bei dem der Lastwiderstand so aufgebaut ist, daß die Drainstrom-Toleranzen die Arbeitspunkte der gleichstrommäßig angekoppelten Folge stufen nicht beeinflussen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Ausgang des Verstärkertransistors eine Stromquelle mit großem Quellwiderstand, insbesondere eine Spannungsversetzungseinheit, und ein weiterer Transistor als Lastwiderstand angeschlossen ist.
Die Erfindung ermöglicht einen Feldeffekttransistor-Spannungsverstärker, bei dem der Lastwiderstand aus einem Feldeffekttransistor besteht. Drainstrom-Toleranzen haben dabei keinen Einfluß auf die Arbeitspunkte der gleichstrommäßig angekoppelten Folgestufen.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 2 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das insbesondere für Galliumarsenid-Junction-Feldeffekttransistoren vorteilhaft ist, und Fig. 3 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einer zweistufigen Schaltung einschließlich aktiver Koppelglieder.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Feldeffekttransistor-Spannungsverstärkers. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt an einem Ausgangsanschluß A eines Verstärkertransistors T1 ein Feldeffekttransistor T2, der seinerseits an eine Spannungsquelle 5 angeschlossen ist. Die Spannungsquelle 5 bildet zusammen mit dem Feldeffekttransistor T2 eine Stromquelle mit großem Quellwiderstand, da auch die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors T2 an den Punkt A angeschlossen ist. Weiterhin liegt zwischen dem Punkt A und einem Ausgang C eine Reihenschaltung aus Dioden D1, D2, D3 und D4. Den Dioden T1 bis T4 ist außer dem Ausgang C über einen Punkt B ein Feldeffekttransistor T4 nachgeschaltet, der seinerseits mit einer negativen Spannungsquelle 6 verbunden ist. Die Dioden D1 bis D4 bewirken zusammen mit dem Feldeffekttransistor T4 eine erforderliche Spannungsversetzung. Ein Feldeffekttransistor T3 ist einerseits an den Punkt A und andererseits an den Punkt B angeschlossen sowie geerdet. Der Feldeffekttransistor T3 bestimmt den differenziellen Lastwiderstand und damit die Verstärkung.
Wenn die Steilheit des Feldeffekttransistors T1 den Wert und die Steilheit des Feldeffekttransistors T3 den Wert S3 hat, beträgt der differenzielle Widerstand von Punkt A nach Masse k S3 und damit die Spannungsverstärkung S1 VU = k S3 mit k = Spannungs-Ubertragungsfaktor von Punkt A zum Punkt B. Zweckmäßigerweise wird k » 1 gewählt. Dann ergibt sich S1 VU # .
S3 Wenn nun die mittlere Gate-Source-Spannung der Feldeffekttransistoren T1 und T3 gleich gemacht wird, ist bei gleicher Gate-Länge und gleicher Dotierung die Steilheit S proportional zur Gate-Breite b. Damit ergibt sich für die Ausgangsverstärkung V b1 Va = b3 mit b1 = Gate-Breite des Feldeffekttransistors T1 und b3 = Gate-Breite des Feldeffekttransistors T3.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 hat weiterhin die Vorteile, daß Drainstrom-Toleranzen nahezu keinen Einfluß auf das Gleichspannungspotential am Ausgang C haben, und daß bei hohen Frequenzen, bei denen die Steilheit des Verstärkertransistors T1 abfällt, der differenzielle Widerstand des Feldeffekttransistors T3 ansteigt und somit die Bandbreite des Verstärkers vergrößert.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem wiederum die Eingangsspannung Ue dem Verstärkertransistor T1 zugeführt wird. Als Stromquelle dient auch bei diesem Ausfiihrungsbeispiel der Feldeffekttransistor T2 mit der Spannungsquelle 5. Eine Spannungsversetzungseinheit ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht erforderlich, so daß der Feldeffekttransistor T3 direkt an den Punkt A und an den Ausgang C angeschlossen werden kann. Am Ausgang C liegt die Ausgangsspannung Ua Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist besonders für Galliumarsenid-Junction-Feldeffekttransi storen vorteilhait.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer'zweistufigen Schaltung mit aktiven Koppelgliedern. Die Bauelemente der zweiten Stufe haben die gleichen Bezugszeichen wie die Bauelemente der ersten Stufe und sind zusätzlich mit einem Strich versehen. Die Feldeffekttransistoren T4, T5 und T6 sowie die Dioden D1 bis Dn arbeiten bei diesem Ausführungsbeispiel, das besonders für einen Antennenverstärker vorteilhaft ist, als aktive Koppelglieder.
4 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansprtiche (¼? Feldeffekttransistor-Spannungsverstärker großer Bandbreite, bei dem einem Verstärkertransistor ein Lastwiderstand nachgeschaltet ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß an den Ausgang des Verstärkertransistors (T1) eine Stromquelle (T2) mit großem Quellwiderstand, insbesondere eine Spannungsversetzungseinheit, und ein weiterer Transistor (T) ) als Lastwiderstand angeschlossen ist.
2. Feldeffekttransistor-Spannungsverstärker nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Spannungsversetzungseinheit aus in Reihe geschalteten Dioden (D1 bis D4) und einem nachgeschalteten Transistor (T4) besteht.
3. Feldeffekttransistor-Spannungsverstärker nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Mittenabgriff zwischen den Dioden (D1 bis D4) und dem nachgeschalteten Transistor (T4) am Gate des weiteren Transistors (T3) angeschlossen ist.
4. Feldeffekttransistor-Spannungsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die mittlere Gate-Source-Spannung des Verstärkertransistors (T1) und des weiteren Transistors (T3) gleich ist.