RU2390919C1 - Controlled ac amplifier - Google Patents
Controlled ac amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2390919C1 RU2390919C1 RU2008145827/09A RU2008145827A RU2390919C1 RU 2390919 C1 RU2390919 C1 RU 2390919C1 RU 2008145827/09 A RU2008145827/09 A RU 2008145827/09A RU 2008145827 A RU2008145827 A RU 2008145827A RU 2390919 C1 RU2390919 C1 RU 2390919C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- current
- emitter
- additional
- transistor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве усилителя переменного тока, коэффициент передачи по напряжению которого Кu зависит от уровня сигнала управления (uу). Такие устройства применяются в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения, системах автоматической регулировки усиления, аналоговых перемножителях сигналов и т.п.The present invention relates to the field of radio engineering and communications and can be used as an AC amplifier, the voltage transfer coefficient of which K u depends on the level of the control signal (u y ). Such devices are used in the structure of analog microcircuits for various functional purposes, automatic gain control systems, analog signal multipliers, etc.
В современных адаптивных СФ-блоках систем связи и телекоммуникаций широко используется в качестве управляемого усилителя классический дифференциальный каскад с резистором местной отрицательной обратной связи. При этом на его основе выполняются разные модификации управляемых усилителей [1-26].In modern adaptive SF blocks of communication systems, a classical differential cascade with a local negative feedback resistor is widely used as a controlled amplifier. Moreover, on its basis, various modifications of controlled amplifiers are performed [1-26].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству относится управляемый дифференциальный каскад, описанный в патенте США №5.126.586, фиг.1. Он содержит первый 1 входной транзистор, база которого соединена с основным 2 входом управляемого усилителя, второй 3 входной транзистор, база которого соединена с управляющим входом 4 управляемого усилителя, двухполюсник 5 местной отрицательной обратной связи, включенный между эмиттерами первого 1 и второго 3 входных транзисторов, цепь нагрузки 6, связанную с коллектором первого 1 и второго 3 входных транзисторов и выходом 7 управляемого усилителя, первый 8 блокирующий конденсатор, включенный по переменному току между эмиттером первого 1 входного транзистора и общей шиной 9 источников питания, первый 10 стабилизатор тока, связанный с эмиттером первого 1 входного транзистора, второй 11 стабилизатор тока, соединенный с эмиттером второго 3 входного транзистора, второй блокирующий конденсатор 12.The closest in technical essence to the claimed device includes a controlled differential cascade described in US patent No. 5.126.586, figure 1. It contains the first 1 input transistor, the base of which is connected to the main 2 input of the controlled amplifier, the second 3 input transistor, the base of which is connected to the
Существенный недостаток известного управляемого усилителя (УУ) состоит в том, что в нем не обеспечивается эффективное подавление сигнала управления ни на низких, ни на высоких частотах. Это не позволяет выполнять на его основе различные функциональные узлы современных систем связи, для которых характерно одно из важнейших требований - отсутствие гармонических составляющих сигнала управления uу на выходе.A significant drawback of the known controlled amplifier (SU) is that it does not provide effective suppression of the control signal at either low or high frequencies. This does not allow performing on its basis various functional units of modern communication systems, which are characterized by one of the most important requirements - the absence of harmonic components of the control signal u at the output.
Основная цель предлагаемого изобретения состоит в повышении на несколько порядков коэффициента подавления сигнала управления в широком диапазоне частот.The main objective of the invention is to increase by several orders of magnitude the suppression ratio of the control signal in a wide frequency range.
Поставленная цель достигается тем, что в управляемом усилителе переменного тока (фиг.1), содержащем первый 1 входной транзистор, база которого соединена с основным 2 входом управляемого усилителя, второй 3 входной транзистор, база которого соединена с управляющим входом 4 управляемого усилителя, двухполюсник 5 местной отрицательной обратной связи, включенный между эмиттерами первого 1 и второго 3 входных транзисторов, цепь нагрузки 6, связанную с коллектором первого 1 и второго 3 входных транзисторов и выходом 7 управляемого усилителя, первый 8 блокирующий конденсатор, включенный по переменному току между эмиттером первого 1 входного транзистора и общей шиной 9 источников питания, первый 10 стабилизатор тока, связанный с эмиттером первого 1 входного транзистора, второй 11 стабилизатор тока, соединенный с эмиттером второго 3 входного транзистора, второй блокирующий конденсатор 12, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введены первый 13 и второй 14 дополнительные транзисторы, эмиттеры которых соединены друг с другом через дополнительный двухполюсник 15 отрицательной обратной связи и подключены к соответствующим первому 16 и второму 17 дополнительным стабилизаторам тока, база первого 13 дополнительного транзистора соединена с управляющим входом 4 управляемого усилителя, база второго 14 дополнительного транзистора связана с общей шиной 9 источников питания, причем первый 10 стабилизатор тока выполнен в виде управляемого стабилизатора тока, имеющего неинвертирующий вход 18, а второй 12 блокирующий конденсатор включен между эмиттером второго 14 дополнительного транзистора и неинвертирующим входом 18 первого 10 стабилизатора тока.This goal is achieved by the fact that in the controlled AC amplifier (Fig. 1), containing the first 1 input transistor, the base of which is connected to the main 2 input of the controlled amplifier, the second 3 input transistor, the base of which is connected to the
На фиг.1 показана схема УУ-прототипа, а на фиг.2 - схема заявляемого УУ в соответствии с формулой изобретения.In Fig.1 shows a diagram of the UU-prototype, and Fig.2 is a diagram of the claimed UU in accordance with the claims.
На фиг.3 приведена схема УУ фиг.2 в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар». Результаты ее моделирования показаны на фиг.4 - 7:In Fig.3 shows a diagram of the control unit of Fig.2 in a computer simulation environment PSpice on models of integrated transistors of the Federal State Unitary Enterprise NPP Pulsar. The results of its modeling are shown in figure 4 - 7:
- зависимость коэффициента усиления по напряжению Кu от напряжения управления Uy (фиг.4) в диапазоне средних частот;- the dependence of the gain on the voltage K u from the control voltage U y (figure 4) in the range of medium frequencies;
- зависимость коэффициента усиления по напряжению Кu от частоты при разных значениях напряжения управления Uy (фиг.5);- the dependence of the gain on the voltage K u from the frequency at different values of the control voltage U y (figure 5);
- зависимость выходного синусоидального напряжения УУ от времени при разных значениях переменного управляющего напряжения uy=Uysinωyt;- the dependence of the output sinusoidal voltage UU from time to time for different values of the alternating control voltage u y = U y sinω y t;
- зависимость коэффициента подавления напряжения управления (Kп=uвых/uу) от частоты.- the dependence of the control voltage suppression coefficient (K n O = u / u y) on frequency.
Управляемый усилитель переменного тока (фиг.2) содержит первый 1 входной транзистор, база которого соединена с основным 2 входом управляемого усилителя, второй 3 входной транзистор, база которого соединена с управляющим входом 4 управляемого усилителя, двухполюсник 5 местной отрицательной обратной связи, включенный между эмиттерами первого 1 и второго 3 входных транзисторов, цепь нагрузки 6, связанную с коллектором первого 1 и второго 3 входных транзисторов и выходом 7 управляемого усилителя, первый 8 блокирующий конденсатор, включенный по переменному току между эмиттером первого 1 входного транзистора и общей шиной 9 источников питания, первый 10 стабилизатор тока, связанный с эмиттером первого 1 входного транзистора, второй 11 стабилизатор тока, соединенный с эмиттером второго 3 входного транзистора, второй блокирующий конденсатор 12. В схему введены первый 13 и второй 14 дополнительные транзисторы, эмиттеры которых соединены друг с другом через дополнительный двухполюсник 15 отрицательной обратной связи и подключены к соответствующим первому 16 и второму 17 дополнительным стабилизаторам тока, база первого 13 дополнительного транзистора соединена с управляющим входом 4 управляемого усилителя, база второго 14 дополнительного транзистора связана с общей шиной 9 источников питания, причем первый 10 стабилизатор тока выполнен в виде управляемого стабилизатора тока, имеющего неинвертирующий вход 18, а второй 12 блокирующий конденсатор включен между эмиттером второго 14 дополнительного транзистора и неинвертирующим входом 18 первого 10 стабилизатора тока. В частном случае стабилизатор тока 10 выполнен на транзисторе 19 и резисторе 20.The controlled AC amplifier (Fig. 2) contains the first 1 input transistor, the base of which is connected to the main 2 input of the controlled amplifier, the second 3 input transistor, the base of which is connected to the
Рассмотрим работу управляемого усилителя (фиг.2).Consider the operation of a controlled amplifier (figure 2).
В диапазоне средних частот усиление сигнала uх по основному входу 2 при uy=0 обеспечивается транзистором 1, включенном по традиционнойIn the medium frequency range, the signal amplification u x along the
схеме с общим эмиттером:common emitter circuit:
где Rн.экв - эквивалентное сопротивление цепи нагрузки 6;where R n.eq - equivalent resistance of the
φт≈25 мВ - температурный потенциал;φ t ≈25 mV - temperature potential;
I10 - статический ток эмиттера транзистора 1;I 10 - static current of the emitter of
rэ1=φт/I10 - сопротивление эмиттерного перехода транзистора 1.r e1 = φ t / I 10 - resistance of the emitter junction of the
Если напряжение Uy на управляющем входе 4 и изменяется на величину uу, то при этом изменяется и ток через двухполюсник 5:If the voltage U y at the
где R5 - сопротивление двухполюсника 5.where R 5 is the resistance of the two-
На очень низких частотах (fy<<fx) приращении тока iy полностью поступает в эмиттер транзистора 1, и далее - в цепь нагрузки 6. Как следствие, при медленных изменениях uу в нагрузке 6 обеспечивается полная компенсация близких по величине токов i3.y и iк.y, «порождаемых» сигналами управления uу:At very low frequencies (f y << f x) increment current i y completely enters the emitter of
Поэтому в схеме фиг.2 при медленных изменениях uу обеспечивается высокий уровень подавления сигнала управления uу, что является одним из необходимых условий построения на ее основе высококачественных управляемых усилителей, модуляторов, аналоговых перемножителей и т.п. Однако с повышением частоты ωу сигнала управления (uy=Uysinωyt) не все приращение iy полностью передается в эмиттер транзистора 1 - часть этого тока i8.y «ответвляется» в блокирующий конденсатор 8. Как следствие, второе слагаемое в уравнении (3) уменьшается, что ухудшает подавление сигнала управления uу в выходной цепи.Therefore, in the
В заявляемом устройстве за счет новых элементов и связей между ними в эмиттерную цепь транзистора 1 добавляется ток , близкий по величине току i8.y, причемIn the inventive device due to the new elements and the connections between them, the current is added to the emitter circuit of the
где Ki10≈1 - коэффициент передачи тока стабилизатора тока 10 по входу 18.where K i10 ≈1 is the current transfer coefficient of the
Если учесть, что при одинаковых сопротивлениях двухполюсников 5 и 15, одинаковых конденсаторах 8 и 12, а также в единичном усилении Ki10=1 выполняется равенство , то на основании первого закона Кирхгофа для эмиттерной цепи транзистора 1 можно получить, что комплекс тока эмиттераIf we take into account that with the same resistance of the two-
Следовательно, ток в резисторе нагрузки 6, обусловленный напряжением uу, близок к нулюTherefore, the current in the
i6.у=iк.у-i3.у≈0.i 6.y = i K.u -i 3.y ≈0.
Таким образом, в схеме фиг.2 компенсируется частотная зависимость коэффициента подавления сигнала управления Кп, который остается достаточно малым в более широком диапазоне частот, чем в схеме фиг.1.Thus, in the circuit of FIG. 2, the frequency dependence of the suppression coefficient of the control signal K p , which remains sufficiently small in a wider frequency range than in the circuit of FIG. 1, is compensated.
Данный теоретический вывод подтверждается результатами компьютерного моделирования схемы фиг.2, показанными на фиг.7.This theoretical conclusion is confirmed by the results of computer simulation of the circuit of Fig.2, shown in Fig.7.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST
1. Патентная заявка США №2004/0183599.1. US patent application No. 2004/0183599.
2. Патентная заявка США №2004/0178850.2. US Patent Application No. 2004/0178850.
3. Патентная заявка США №2006/0044064.3. US Patent Application No. 2006/0044064.
4. Патентная заявка США №2008/0088374.4. US Patent Application No. 2008/0088374.
5. Патент США №4.575.687.5. US Patent No. 4,575.687.
6. Патентная заявка США №2005/0179493.6. US patent application No. 2005/0179493.
7. Патент США №6.456.142.7. US patent No. 6.456.142.
8. Патент США №5.184.088.8. US Patent No. 5.184.088.
9. Патент США №6.703.899.9. US Patent No. 6,703.899.
10. Патентная заявка США №2008/0191803.10. US patent application No. 2008/0191803.
11. Патент США №6.525.606, фиг.6.11. US patent No. 6.525.606, Fig.6.
12. Патент США №6.980.054, фиг.4.12. US patent No. 6.980.054, figure 4.
13. Патент США №6.980.053.13. US patent No. 6.980.053.
14. Патентная заявка США №2005/0258900.14. US patent application No. 2005/0258900.
15. Патентная заявка США №2003/0011429.15. US patent application No. 2003/0011429.
16. Патент США №6.972.625.16. US patent No. 6.972.625.
17. Патентная заявка США №2006/0022748.17. US patent application No. 2006/0022748.
18. Патент США №5.157.360.18. US patent No. 5.157.360.
19. Патентная заявка США №2005/0038615.19. US patent application No. 2005/0038615.
20. Патент GB 2.318.470.20. GB patent 2,318,470.
21. Патент США №5.126.586.21. US patent No. 5.126.586.
22. Патент США 4.511.852.22. U.S. Patent 4,511,852.
23. Патент США 4.881.043.23. U.S. Patent 4.881.043.
24. Патент США №6.891.436, фиг.1.24. US patent No. 6.891.436, figure 1.
25. Патент США №6.933.783, фиг.20, 21.25. US patent No. 6.933.783, Fig.20, 21.
26. Патент США №4.267.518.26. US patent No. 4.267.518.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145827/09A RU2390919C1 (en) | 2008-11-19 | 2008-11-19 | Controlled ac amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008145827/09A RU2390919C1 (en) | 2008-11-19 | 2008-11-19 | Controlled ac amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2390919C1 true RU2390919C1 (en) | 2010-05-27 |
Family
ID=42680618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008145827/09A RU2390919C1 (en) | 2008-11-19 | 2008-11-19 | Controlled ac amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2390919C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475945C1 (en) * | 2011-10-26 | 2013-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Selective amplifier |
RU2475946C1 (en) * | 2011-10-26 | 2013-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Ac amplifier with antiphased current outputs |
-
2008
- 2008-11-19 RU RU2008145827/09A patent/RU2390919C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475945C1 (en) * | 2011-10-26 | 2013-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Selective amplifier |
RU2475946C1 (en) * | 2011-10-26 | 2013-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Ac amplifier with antiphased current outputs |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102158070B (en) | Electronic circuit with enhanced power supply rejection | |
Pathak et al. | New canonic lossy inductor using a single CDBA and its application | |
Abuelma’atti | New grounded immittance function simulators using single current feedback operational amplifier | |
US7642849B2 (en) | Multiple-input and multiple-output amplifier | |
Gupta et al. | Sinusoidal oscillators with explicit current output employing current‐feedback op‐amps | |
RU2365969C1 (en) | Current mirror | |
Minaei et al. | A simple CMOS-based inductor simulator and frequency performance improvement techniques | |
De Marcellis et al. | The VCG-CCII: a novel building block and its application to capacitance multiplication | |
Bhaskar et al. | New CFOA-based sinusoidal oscillators retaining independent control of oscillation frequency even under the influence of parasitic impedances | |
Özer | Electronically tunable CFTA based positive and negative grounded capacitance multipliers | |
Yuce et al. | Realization of arbitrary current transfer functions based on commercially available CCII+ s | |
RU2390919C1 (en) | Controlled ac amplifier | |
Bertsias et al. | Fractional-order differentiators and integrators with reduced circuit complexity | |
Nagar et al. | Single OTRA based two quadrant analog voltage divider | |
Sotner et al. | On practical construction of electronically controllable compact current amplifier based on commercially available elements and its application | |
RU2331971C1 (en) | Differential amplifier with extended rating of operation | |
RU2390920C1 (en) | Controlled ac amplifier | |
Kumari et al. | LC-ladder filter systematic implementation by OTRA | |
Krutchinsky et al. | High‐Frequency Sections of Active Filters of Mixed‐Signal SoC Based on Current Amplifiers | |
Koksal | Realization of a general all‐pole current transfer function by using CBTA | |
Krishnan et al. | A linear like methodology for source allocation and biasing design of non-linear devices in analog circuits | |
RU2432667C1 (en) | Differential operational amplifier with low supply voltage | |
Tangsrirat | SFG Synthesis of General High‐Order All‐Pass and All‐Pole Current Transfer Functions Using CFTAs | |
Kardoulaki et al. | A simulation study of high‐order CMOS hyperbolic‐sine filters | |
RU2446554C1 (en) | Differential operational amplifier with paraphase output |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121120 |