RU206428U1 - Temperature stabilization device for power amplifier on field-effect transistors - Google Patents
Temperature stabilization device for power amplifier on field-effect transistors Download PDFInfo
- Publication number
- RU206428U1 RU206428U1 RU2021110982U RU2021110982U RU206428U1 RU 206428 U1 RU206428 U1 RU 206428U1 RU 2021110982 U RU2021110982 U RU 2021110982U RU 2021110982 U RU2021110982 U RU 2021110982U RU 206428 U1 RU206428 U1 RU 206428U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- operational amplifier
- inverting input
- resistor
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/27—Testing of devices without physical removal from the circuit of which they form part, e.g. compensating for effects surrounding elements
-
- 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
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в радиосвязи, в частности, в линейных усилителях мощности радиопередатчиков, выполненных на мощных высокочастотных полевых транзисторах. Технический результат - повышение устойчивости предлагаемого устройства температурной стабилизации, устранение генеративного процесса при его импульсном включении и выключении. Для достижения технического результата обеспечена дополнительная цепь внутриполосной отрицательной обратной связи, образованная в операционном усилителе (4), что позволяет устранить неустойчивость устройства температурной стабилизации при его импульсном включении и выключении. 4 ил.The utility model relates to radio engineering and can be used in radio communication, in particular, in linear power amplifiers of radio transmitters, made on high-power high-frequency field-effect transistors. The technical result is an increase in the stability of the proposed device for temperature stabilization, elimination of the generative process when it is pulsed on and off. To achieve the technical result, an additional in-band negative feedback circuit is provided, formed in the operational amplifier (4), which makes it possible to eliminate the instability of the temperature stabilization device when it is pulsed on and off. 4 ill.
Description
Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в радиосвязи, в частности, в линейных усилителях мощности радиопередатчиков, выполненных на мощных высокочастотных полевых транзисторах.The utility model relates to radio engineering and can be used in radio communication, in particular, in linear power amplifiers of radio transmitters, made on high-power high-frequency field-effect transistors.
Для повышения энергетической эффективности радиопередатчиков транзисторы в мощных усилительных каскадах работают в режимах с отсечкой тока. При этом линейные усилители мощности работают в режиме класса АВ с оптимальным начальным током, который должен поддерживаться при изменении температуры транзистора при его саморазогреве и изменении температуры окружающей среды с точностью не хуже ±5%, особенно если речь идет об усилителях мощности базовых станций аппаратуры беспроводной связи [Intersil Corporation. Application Note AN1385.0 «LDMOS Transistor Bias Control in Basestation RF Power Amplifiers Using Intersil’s ISL21400». February 27, 2007.].To increase the energy efficiency of radio transmitters, transistors in powerful amplifying stages operate in current cut-off modes. In this case, linear power amplifiers operate in a class AB mode with an optimal initial current, which must be maintained when the temperature of the transistor changes during self-heating and changes in the ambient temperature with an accuracy of no worse than ± 5%, especially when it comes to power amplifiers of base stations of wireless communication equipment [Intersil Corporation. Application Note AN1385.0 "LDMOS Transistor Bias Control in Basestation RF Power Amplifiers Using Intersil's ISL21400". February 27, 2007.].
Такие усилители выполняются, как правило, на мощных высокочастотных полевых транзисторах, в том числе выполненных по технологии LDMOS. Для стабилизации начального тока LDMOS транзисторов применяются специальные устройства - схемы термостабилизации, создающие напряжение смещения с соответствующим отрицательным температурным коэффициентом [Sirenza Microdevices. Application note AN067 «LDMOS Bias Temperature Compensation», O. Lembeye and J.C. Nanan, «Effect of Temperature on High-Power RF LDMOS Transistors». Applied Microwave & Wireless. 2002, Volume 14, p.36-43.], выполненные на основе температурного сенсора, имеющего тепловой контакт с корпусом стабилизируемого транзистора.Such amplifiers are usually based on high-power high-frequency field-effect transistors, including those made using LDMOS technology. To stabilize the initial current of LDMOS transistors, special devices are used - thermal stabilization circuits that create a bias voltage with a corresponding negative temperature coefficient [Sirenza Microdevices. Application note AN067 "LDMOS Bias Temperature Compensation", O. Lembeye and J.C. Nanan, "Effect of Temperature on High-Power RF LDMOS Transistors." Applied Microwave & Wireless. 2002, Volume 14, p.36-43.], Made on the basis of a temperature sensor having thermal contact with the body of the stabilized transistor.
Известны устройства термостабилизации, в которых датчиком температуры служат полупроводниковый кремниевый диод или кремниевый биполярный транзистор в диодном включении, размещенные в непосредственной близости к стабилизируемому транзистору (AN1643, Motorola, WO108298A1, US6091279). При построении таких датчиков температуры используют свойство р-n перехода, заключающееся в том, что падение напряжения на нем линейно зависит от его температуры. Температурный коэффициент напряжения р-n перехода отрицателен и имеет для кремниевого диода типовое значение -2 мВ/°С.Known thermal stabilization devices, in which a semiconductor silicon diode or a silicon bipolar transistor in a diode connection, located in close proximity to a stabilized transistor, serves as a temperature sensor (AN1643, Motorola, WO108298A1, US6091279). When constructing such temperature sensors, the property of the pn junction is used, which consists in the fact that the voltage drop across it linearly depends on its temperature. The temperature coefficient of the voltage of the pn junction is negative and has a typical value of -2 mV / ° C for a silicon diode.
Недостатком таких устройств является трудность согласования температурных характеристик упомянутых датчиков температуры и стабилизируемых транзисторов [T. Millward, «Biasing LDMOS FET devices in RF power amplifiers», ELEKTRON JOURNAL- SOUTH AFRICAN INSTITUTE OF ELECTRICAL ENGINEERS, 2005, VOL 22; NUMB 11, pages 26-29 Fig. 4b; С.Blair «Biasing LDMOS FETs for Linear Operation». APPLIED&WIRELESS. Vol.12, №1, January 2000. Fig. 3; US6215358, Fig. 3].The disadvantage of such devices is the difficulty of matching the temperature characteristics of the mentioned temperature sensors and stabilized transistors [T. Millward, “Biasing LDMOS FET devices in RF power amplifiers,” ELEKTRON JOURNAL-SOUTH AFRICAN INSTITUTE OF ELECTRICAL ENGINEERS, 2005, VOL 22; NUMB 11, pages 26-29 Fig. 4b; C. Blair "Biasing LDMOS FETs for Linear Operation". APPLIED & WIRELESS. Vol. 12, No. 1, January 2000. Fig. 3; US6215358, Fig. 3].
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является устройство температурной стабилизации, представленное в патенте US 6215358 H03F 3/04, принятое за прототип.The closest analogue in technical essence to the proposed device is a temperature stabilization device, presented in US patent 6215358
Схема устройства-прототипа представлена на фиг. 1, где обозначено:A diagram of the prototype device is shown in FIG. 1, where it is indicated:
1 - источник опорного напряжения;1 - reference voltage source;
2 - температурный сенсор;2 - temperature sensor;
3 - буферный усилитель;3 - buffer amplifier;
4 - операционный усилитель;4 - operational amplifier;
R1 - R3 - первый - третий резисторы;R1 - R3 - first - third resistors;
R4 - переменный резистор.R4 is a variable resistor.
Устройство-прототип содержит источник опорного напряжения 1 и температурный сенсор 2, выход которого подключен к входу буферного усилителя 3, выполненного на основе операционного усилителя. Выход источника опорного напряжения 1 подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя с отрицательной обратной связью 4. Выход буферного усилителя 3 соединен с его инвертирующим входом и через последовательно соединенные первый R1 и второй R2 резисторы - с выходом операционного усилителя 4, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения первого R1 и второго R2 резисторов. Кроме того, выход операционного усилителя 4 подключен к регулируемому делителю напряжения, состоящему из постоянного резистора R3 (верхнее плечо) и переменного резистора R4 (нижнее плечо), вывод которого соединен с общим проводом. Средняя точка регулируемого делителя является выходом устройства температурной стабилизации.The prototype device contains a
Работает устройство-прототип следующим образом.The prototype device works as follows.
Температурный сенсор 2 устанавливается в непосредственной близости от стабилизируемого полевого транзистора (на фиг. 1 не показан) и генерирует соответствующее температуре этого транзистора напряжение, которое через буферный усилитель 3 и первый резистор R1 подается на инвертирующий вход операционного усилителя 4. На неинвертирующий вход указанного операционного усилителя подается напряжение с выхода источника опорного напряжения 1. С выхода операционного усилителя 4 напряжение через третий резистор R3 регулируемого делителя подается на выход устройства температурной стабилизации. С помощью переменного резистора R4 устанавливается требуемое напряжение смещения стабилизируемого полевого транзистора и температурный коэффициент его изменения.The
Недостатком устройства-прототипа является потеря стабильности работы операционного усилителя и возникновение автоколебательного процесса при емкостной нагрузке устройства температурной стабилизации. Эти явления возникают вследствие отставания фазы выходного сигнала в цепи обратной связи этого усилителя, что может приводить к нестабильности при емкостной нагрузке устройства температурной стабилизации, которой является входная цепь стабилизируемого полевого транзистора. Это может приводить к перегрузке, перерегулированию (звону) и иногда - возбуждению.The disadvantage of the prototype device is the loss of stability of the operational amplifier and the occurrence of a self-oscillating process with a capacitive load of the temperature stabilization device. These phenomena arise due to the phase lag of the output signal in the feedback circuit of this amplifier, which can lead to instability with the capacitive load of the temperature stabilization device, which is the input circuit of the stabilized field-effect transistor. This can lead to overload, overshoot (ringing) and sometimes arousal.
Задача предлагаемого технического решения - повышение устойчивости предлагаемого устройства температурной стабилизации, устранение генеративного процесса при его импульсном включении и выключении.The task of the proposed technical solution is to increase the stability of the proposed temperature stabilization device, to eliminate the generative process when it is pulsed on and off.
Для решения поставленной задачи в устройство температурной стабилизации, содержащее источник опорного напряжения и температурный сенсор, выход которого соединен с неинвертируюшим входом буферного усилителя, выход которого соединен с его инвертирующим входом, а также через первый резистор - с инвертирующим входом операционного усилителя и первым выводом второго резистора, при этом выход источника опорного напряжения подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен к регулируемому делителю напряжения, состоящему из последовательно соединенных третьего постоянного резистора - верхнее плечо, и переменного резистора - нижнее плечо, точка соединения резисторов делителя является средней точкой регулируемого делителя и выходом устройства температурной стабилизации, согласно полезной модели, веден конденсатор, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и его выходом, кроме того, второй вывод второго резистора соединен с выходом устройства.To solve this problem, a temperature stabilization device containing a reference voltage source and a temperature sensor, the output of which is connected to the non-inverting input of the buffer amplifier, the output of which is connected to its inverting input, and also through the first resistor - to the inverting input of the operational amplifier and the first terminal of the second resistor , while the output of the reference voltage source is connected to the non-inverting input of the operational amplifier, the output of which is connected to an adjustable voltage divider consisting of a third constant resistor connected in series - the upper arm, and a variable resistor - the lower arm, the connection point of the divider resistors is the midpoint of the adjustable divider and The output of the temperature stabilization device, according to the utility model, is a capacitor connected between the inverting input of the operational amplifier and its output, in addition, the second terminal of the second resistor is connected to the output of the device.
На фиг. 2 представлена схема предлагаемого устройства, где обозначено:FIG. 2 shows a diagram of the proposed device, where it is indicated:
1 - источник опорного напряжения;1 - reference voltage source;
2 - температурный сенсор;2 - temperature sensor;
3 - буферный усилитель;3 - buffer amplifier;
4 - операционный усилитель;4 - operational amplifier;
R1 - R3 - первый - третий резисторы;R1 - R3 - first - third resistors;
R4 - переменный резистор;R4 - variable resistor;
С1 - конденсатор.C1 is a capacitor.
Предлагаемое устройство содержит источник опорного напряжения 1, выход которого подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя с отрицательной обратной связью 4; температурный сенсор 2, выход которого подключен к входу буферного усилителя 3, выполненного на основе операционного усилителя, включенного по схеме повторителя напряжения. Выход буферного усилителя 3 соединен с его инвертирующим входом и через первый резистор R1 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 4, через конденсатор С1 - с выходом операционного усилителя 4, который подсоединен к регулируемому делителю напряжения, состоящему из последовательно соединенных третьего постоянного резистора R3 и переменного резистора R4, другой вывод которого соединен с общим проводом. При этом точка соединения третьего постоянного резистора R3 и переменного резистора R4 является средней точкой регулируемого делителя и выходом устройства температурной стабилизации. Кроме того, между инверсным входом операционного усилителя 4 и средней точкой регулируемого делителя включен второй резистор R2.The proposed device contains a
Работает предлагаемое устройство следующим образом.The proposed device works as follows.
Температурный сенсор 2 устанавливается в непосредственной близости от стабилизируемого полевого транзистора (на фиг. 2 не показан) и генерирует соответствующее температуре этого транзистора напряжение, которое через буферный усилитель 3 и первый резистор R1 подается на инвертирующий вход операционного усилителя 4. На неинвертирующий вход указанного операционного усилителя подается напряжение с выхода источника опорного напряжения 1. С выхода операционного усилителя 4 напряжение через третий резистор R3 регулируемого делителя подается на выход устройства температурной стабилизации. С помощью переменного резистора R4 устанавливается требуемое напряжение смещения стабилизируемого полевого транзистора и температурный коэффициент его изменения. Конденсатор С1 создает дополнительную цепь внутриполосной отрицательной обратной связи в операционном усилителе 4, которая образована резисторами R2 и R3, и обеспечивает требуемую для устойчивой работы амплитудно-частотную характеристику операционного усилителя 4.The
Для подтверждения работоспособности предлагаемого устройства приведены формы выходного напряжения устройства-прототипа (фиг.3), выполненного по схеме, изображенной на фиг. 1, и предлагаемого устройства (фиг.4), выполненного по схеме, представленной на фиг. 2 при импульсной работе источника опорного напряжения.To confirm the operability of the proposed device, the output voltage waveforms of the prototype device (FIG. 3), made according to the scheme shown in FIG. 1, and the proposed device (Fig. 4), made according to the scheme shown in Fig. 2 when the reference voltage source is pulsed.
Представленные результаты показывают, что дополнительная цепь внутриполосной отрицательной обратной связи в операционном усилителе 4 позволяет устранить неустойчивость устройства температурной стабилизации при его импульсном включении и выключении.The presented results show that an additional in-band negative feedback circuit in the
Таким образом, достигается повышение устойчивости предлагаемого устройства температурной стабилизации, устранение генеративного процесса при его импульсном включении и выключении.Thus, an increase in the stability of the proposed device for temperature stabilization is achieved, the elimination of the generative process when it is pulsed on and off.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110982U RU206428U1 (en) | 2021-04-19 | 2021-04-19 | Temperature stabilization device for power amplifier on field-effect transistors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110982U RU206428U1 (en) | 2021-04-19 | 2021-04-19 | Temperature stabilization device for power amplifier on field-effect transistors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU206428U1 true RU206428U1 (en) | 2021-09-14 |
Family
ID=77746188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021110982U RU206428U1 (en) | 2021-04-19 | 2021-04-19 | Temperature stabilization device for power amplifier on field-effect transistors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU206428U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU214284U1 (en) * | 2022-06-08 | 2022-10-19 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Temperature stabilization device for a power amplifier based on LDMOS transistors |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU560192A1 (en) * | 1973-11-11 | 1977-05-30 | Минский радиотехнический институт | The device temperature correction characteristics of field-effect transistors |
RU2047261C1 (en) * | 1992-11-25 | 1995-10-27 | Михаил Альфредович Альтшулер | D c voltage regulator |
US6091279A (en) * | 1998-04-13 | 2000-07-18 | Lucent Technologies, Inc. | Temperature compensation of LDMOS devices |
US6215358B1 (en) * | 1999-09-16 | 2001-04-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Temperature compensated bias network for a power amplifier and method of operation |
RU133666U1 (en) * | 2013-05-31 | 2013-10-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | ULTRA-HIGH FREQUENCY AMPLIFIER WITH THERMAL COMPENSATION |
RU185648U1 (en) * | 2018-09-25 | 2018-12-13 | Акционерное общество "Научно-производственный центр "Алмаз-Фазотрон" | Amplifier |
-
2021
- 2021-04-19 RU RU2021110982U patent/RU206428U1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU560192A1 (en) * | 1973-11-11 | 1977-05-30 | Минский радиотехнический институт | The device temperature correction characteristics of field-effect transistors |
RU2047261C1 (en) * | 1992-11-25 | 1995-10-27 | Михаил Альфредович Альтшулер | D c voltage regulator |
US6091279A (en) * | 1998-04-13 | 2000-07-18 | Lucent Technologies, Inc. | Temperature compensation of LDMOS devices |
US6215358B1 (en) * | 1999-09-16 | 2001-04-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Temperature compensated bias network for a power amplifier and method of operation |
RU133666U1 (en) * | 2013-05-31 | 2013-10-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | ULTRA-HIGH FREQUENCY AMPLIFIER WITH THERMAL COMPENSATION |
RU185648U1 (en) * | 2018-09-25 | 2018-12-13 | Акционерное общество "Научно-производственный центр "Алмаз-Фазотрон" | Amplifier |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU214284U1 (en) * | 2022-06-08 | 2022-10-19 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Temperature stabilization device for a power amplifier based on LDMOS transistors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6492874B1 (en) | Active bias circuit | |
US8810317B2 (en) | High frequency circuit and high frequency module | |
KR100937308B1 (en) | Power control circuit for accurate control of power amplifier output power | |
US10177724B2 (en) | Power amplifier circuit | |
US6236266B1 (en) | Bias circuit and bias supply method for a multistage power amplifier | |
TW548894B (en) | High frequency power amplifying method and wireless communication apparatus | |
WO2011025598A1 (en) | Linearization circuits and methods for power amplification | |
KR970060674A (en) | Low Noise Amplifiers and Monolithic Microwave Integrated Circuits | |
KR101300324B1 (en) | Power amplfier | |
CN108141184B (en) | Linear power amplifier | |
CN107425815B (en) | A kind of power control circuit and power amplification circuit | |
KR20060097279A (en) | Pre-distorter | |
Liu et al. | Design of the class-E power amplifier considering the temperature effect of the transistor on-resistance for sensor applications | |
TW200412714A (en) | Radio frequency power amplifier active self-bias compensation circuit | |
KR100712430B1 (en) | Fet bias circuit | |
RU206428U1 (en) | Temperature stabilization device for power amplifier on field-effect transistors | |
TWI642272B (en) | Split biased radio frequency power amplifier with enhanced linearity | |
CN116526985B (en) | Temperature compensation circuit and radio frequency power amplifier chip | |
WO2024044049A1 (en) | Over temperature protection with soft shutdown for power amplifier | |
US11652451B2 (en) | Power amplifier device | |
RU214284U1 (en) | Temperature stabilization device for a power amplifier based on LDMOS transistors | |
JP2005020383A (en) | High frequency power amplifier circuit and radio communication system | |
US6809593B1 (en) | Power amplifier device and method thereof | |
RU122205U1 (en) | DEVICE FOR TEMPERATURE STABILIZATION OF A LINEAR POWER AMPLIFIER ON FIELD TRANSISTORS | |
RU128011U1 (en) | DEVICE OF TEMPERATURE STABILIZATION OF THE INITIAL CURRENT OF A POWERFUL HIGH FREQUENCY FIELD TRANSISTOR |