RU2394364C1 - Two-channel controlled alternating current amplifier - Google Patents
Two-channel controlled alternating current amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2394364C1 RU2394364C1 RU2009103751/09A RU2009103751A RU2394364C1 RU 2394364 C1 RU2394364 C1 RU 2394364C1 RU 2009103751/09 A RU2009103751/09 A RU 2009103751/09A RU 2009103751 A RU2009103751 A RU 2009103751A RU 2394364 C1 RU2394364 C1 RU 2394364C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- emitter
- control
- transistors
- bases
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве усилителя переменного тока, коэффициенты передачи по напряжению которого (Ку1, Ку2) зависят от уровня сигнала управления (Uу). Такие устройства применяются в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения, системах автоматической регулировки усиления, аналоговых перемножителях сигналов, активных фильтрах и т.п.The invention relates to the field of radio engineering and communication and can be used as an alternating current amplifier, the voltage transfer coefficients of which (K y1 , K y2 ) depend 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, active filters, etc.
В радиоэлектронной аппаратуре находят применение двухканальные управляемые усилители (ДУУ) с одним входом и двумя выходами, относительно которых коэффициенты передачи по напряжению (Ку1, Ку2) изменяются противофазно - если Ку1 увеличивается пропорционально Uу (Вых.1) и обратно пропорционально (Вых.2) управляющему сигналу Uу. Например, для электронного управления частотой квазирезонанса ωp активных RC-фильтров необходимо иметь управляемые усилители с как можно более широким диапазоном изменения отношений Ку1/Ку2 [1,2], т.к. отношение Ку1/Ку2, определяющее возможный диапазон перестройки частоты избирательной системыIn electronic equipment, two-channel controlled amplifiers (ДУУ) with one input and two outputs are used, with respect to which the transmission coefficients for voltage (К у1 , К у2 ) change out of phase - if К у1 increases in proportion to U у (Out.1) and inversely to ( Out.2) the control signal U y . For example, for electronic control of the frequency of the quasi-resonance ω p of active RC filters, it is necessary to have controlled amplifiers with the widest possible range of variation of the ratios K у1 / К у2 [1,2], because ratio K y1 / K y2 , which determines the possible range of frequency adjustment of the electoral system
, ,
где ω0 - частота настройки RC-фильтра при Ку1=Ку2.where ω 0 is the tuning frequency of the RC filter at K y1 = K y2 .
Для большинства применений необходимо также иметь Ку1Ку2≈const [1], что позволяет обеспечить постоянство эквивалентного затухания фильтра во всем диапазоне перестройки частоты.For most applications, it is also necessary to have K y1 K y2 ≈const [1], which ensures constant filter attenuation over the entire frequency tuning range.
Предлагаемое устройство может применяться для решения задач данного класса, а также в других случаях, требующих противофазного управления коэффициентами усиления Ку1 и Ку2.The proposed device can be used to solve problems of this class, as well as in other cases requiring antiphase control of the amplification factors K u1 and K y2 .
В радиоэлектронной аппаратуре находят широкое применение ДУУ на базе ячеек Джильберта [3-15]. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству относится управляемый усилитель переменного тока, описанный в патенте США №4.331.929. Он содержит (фиг.1) источник входного 1 и управляющего 2 сигналов, первый 3 и второй 4 управляющие транзисторы, первый 5 и второй 6 выходные транзисторы, базы которых объединены, коллектор первого 5 выходного транзистора связан с первой 7 цепью нагрузки и выходом 8 первого канала усиления, коллектор второго 6 выходного транзистора связан со второй 9 цепью нагрузки и выходом 10 второго канала усиления, эмиттер первого 5 выходного транзистора соединен с первым 11 токостабилизирующим двухполюсником, эмиттер второго 6 выходного транзистора соединен со вторым 12 токостабилизирующим двухполюсником.In electronic equipment, DUUs based on Gilbert cells are widely used [3-15]. The closest in technical essence to the claimed device includes a controlled AC amplifier described in US patent No. 4.331.929. It contains (Fig. 1) a source of
Существенный недостаток известного двухканального управляемого усилителя (ДУУ) состоит в том, что закон изменения коэффициента передачи Ку1 со входа ux на выход первого 8 канала усиления совпадает с законом изменения коэффициента передачи Ку2 со входа ux на выход 10 второго канала усиления, т.е. и изменяются синфазно.A significant drawback of the known two-channel controlled amplifier (DUU) is that the law of change of the transfer coefficient K у1 from the input u x to the output of the first 8 gain channel coincides with the law of the change of the transfer coefficient K у2 from the input u x to the
Основная цель предлагаемого изобретения состоит в создании условий, при которых коэффициент передачи со входа ux на выход 8 Ку1 первого канала усиления увеличивается пропорционально сигналу управления Uу, а коэффициент передачи со входа ux на выход 10 Ку2 второго канала усиления уменьшается пропорционально сигналу управления Uу. При этом Ку1·Ку2≈const.The main objective of the invention is to create conditions under which the transmission coefficient from the input u x to the output 8 K y1 of the first amplification channel increases proportionally to the control signal U y , and the transmission coefficient from the input u x to the output 10 K y2 of the second amplification channel decreases proportionally to the signal control u y In this case, K y1 y2 · K ≈const.
Поставленная цель достигается тем, что в управляемом усилителе переменного тока (фиг.1), содержащем источник входного 1 и управляющего 2 сигналов, первый 3 и второй 4 управляющие транзисторы, первый 5 и второй 6 выходные транзисторы, базы которых объединены, коллектор первого 5 выходного транзистора связан с первой 7 цепью нагрузки и выходом 8 первого канала усиления, коллектор второго 6 выходного транзистора связан со второй 9 цепью нагрузки и выходом 10 второго канала усиления, эмиттер первого 5 выходного транзистора соединен с первым 11 токостабилизирующим двухполюсником, эмиттер второго 6 выходного транзистора соединен со вторым 12 токостабилизирующим двухполюсником, предусмотрены новые элементы и связи - источник входного сигнала 1 подключен к объединенным базам первого 5 и второго 6 выходных транзисторов, источник управляющего сигнала 2 включен между базами первого 3 и второго 4 управляющих транзисторов, эмиттер первого 3 управляющего транзистора связан с эмиттером первого 5 выходного транзистора через первый 13 разделительный конденсатор, эмиттер второго 4 управляющего транзистора связан с эмиттером второго 6 выходного транзистора через второй 14 разделительный конденсатор, причем эмиттеры первого 3 и второго 4 управляющих транзисторов связаны с соответствующими первым 15 и вторым 16 выходами дополнительной цепи 17 установления статического режима первого 3 и второго 4 управляющих транзисторов.This goal is achieved in that in a controlled AC amplifier (Fig. 1), containing a source of
На фиг.1 показана схема режекторного фильтра на базе ТТ-моста, в котором для перестройки частоты квазирезонанса используется двухканальный управляемый усилитель переменного тока, в котором коэффициент передачи Ку1 изменяется прямо пропорционально сигналу управления, а Ку2 - противофазно Ку2. Figure 1 shows the circuit of a notch filter based on a TT bridge, in which a two-channel controlled AC amplifier is used to tune the quasi-resonance frequency, in which the transmission coefficient K y1 changes in direct proportion to the control signal, and K y2 is out of phase with K y2 .
На фиг.2 показана зависимость амплитудно-частотной характеристики фильтра фиг.1 при разных соотношениях Ку1/Ку2.Figure 2 shows the dependence of the amplitude-frequency characteristics of the filter of figure 1 at different ratios K y1 / K y2 .
На фиг.3 показана схема двухканального управляемого усилителя (ДУУ) - прототипа.Figure 3 shows a diagram of a two-channel controlled amplifier (DUU) - prototype.
На фиг.4 приведена схема заявляемого ДУУ в соответствии с п.1 и п.2 формулы изобретения.Figure 4 shows a diagram of the claimed DUU in accordance with
Схема фиг.5 соответствует схеме фиг.4. Однако здесь для пояснения работы показаны направления постоянных и переменных токов.The scheme of figure 5 corresponds to the scheme of figure 4. However, here, to explain the work, the directions of constant and variable currents are shown.
На фиг.6 приведена схема ДУУ фиг.4 в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар». Результаты ее моделирования показаны на фиг.7 - фиг.8:In Fig.6 shows a diagram of the remote control of Fig.4 in the computer simulation environment PSpice on the models of integrated transistors FSUE NPP Pulsar. The results of its modeling are shown in Fig.7 - Fig.8:
- зависимость коэффициентов усиления Ку от частоты при разных напряжениях управления Uу (фиг.7);- the dependence of the gain K y on the frequency at different control voltages U y (Fig.7);
- зависимость коэффициента усиления по напряжению Ку от напряжения управления Uу в диапазоне средних частот (фиг.8).- the dependence of the gain on the voltage K y from the control voltage U y in the range of medium frequencies (Fig. 8).
Двухканальный управляемый усилитель переменного тока фиг.2 содержит источник входного 1 и управляющего 2 сигналов, первый 3 и второй 4 управляющие транзисторы, первый 5 и второй 6 выходные транзисторы, базы которых объединены, коллектор первого 5 выходного транзистора связан с первой 7 цепью нагрузки и выходом 8 первого канала усиления, коллектор второго 6 выходного транзистора связан со второй 9 цепью нагрузки и выходом 10 второго канала усиления, эмиттер первого 5 выходного транзистора соединен с первым 11 токостабилизирующим двухполюсником, эмиттер второго 6 выходного транзистора соединен со вторым 12 токостабилизирующим двухполюсником. Источник входного сигнала 1 подключен к объединенным базам первого 5 и второго 6 выходных транзисторов, источник управляющего сигнала 2 включен между базами первого 3 и второго 4 управляющих транзисторов, эмиттер первого 3 управляющего транзистора связан с эмиттером первого 5 выходного транзистора через первый 13 разделительный конденсатор, эмиттер второго 4 управляющего транзистора связан с эмиттером второго 6 выходного транзистора через второй 14 разделительный конденсатор, причем эмиттеры первого 3 и второго 4 управляющих транзисторов связаны с соответствующими первым 15 и вторым 16 выходами дополнительной цепи 17 установления статического режима первого 3 и второго 4 управляющих транзисторов.The two-channel controlled AC amplifier of figure 2 contains a source of
В схеме фиг.4, в соответствии с п.2 формулы изобретения, цепь установления статического режима 17 содержит вспомогательный резистор 18, включенный между ее первым 15 и вторым 16 выходами, а также первый 19 и второй 20 дополнительные токостабилизирующие двухполюсники, связанные с ее соответствующими первым 15 и вторым 16 выходами.In the circuit of Fig. 4, in accordance with
Рассмотрим работу схемы фиг.5.Consider the operation of the circuit of Fig.5.
При нулевом напряжении управления Uу=0 ток через резистор 18 (Iу) равен нулю. Поэтому эмиттерные токи и, следовательно, дифференциальные сопротивления эмиттерных переходов транзисторов 3 и 4 (rЭ3, rЭ4) определяются соотношениями:At zero control voltage U y = 0, the current through the resistor 18 (I y ) is equal to zero. Therefore, the emitter currents and, therefore, the differential resistance of the emitter transitions of
где φт=26 мВ - температурный потенциал.where φ t = 26 mV is the temperature potential.
Следовательно, в диапазоне средних частот для УУ фиг.3 коэффициенты усиления по напряжению первого и второго каналов одинаковыTherefore, in the medium frequency range for the control unit of FIG. 3, the voltage gains of the first and second channels are the same
где Rн.8, Rн.10 - эквивалентное сопротивление нагрузки в цепи выходов 8 и 10.where R n.8 , R n.10 - equivalent load resistance in the circuit of
Если управляющее напряжение Uy возрастает, то в резисторе 18 появляется токIf the control voltage U y increases, then a current appears in the
где R18 - сопротивление резистора 18.where R 18 is the resistance of the
Поэтому суммарный ток эмиттера транзистора 4 уменьшается, а эмиттера транзистора 3 увеличивается:Therefore, the total current of the emitter of
Следовательно, с учетом (3) и (4) при R18>>rэ коэффициенты передачи каналов будут определяться формуламиTherefore, taking into account (3) and (4) when R 18 >> r e the transmission coefficients of the channels will be determined by the formulas
илиor
Таким образом, в заявляемом двухканальном УУ при Uy>0 коэффициент передачи первого канала увеличивается, а второго -уменьшается пропорционально Uy. При этом произведение Ку1·Ку2 при остается постоянным:Thus, in the inventive two-channel VU with U y > 0, the transmission coefficient of the first channel increases, and the second decreases in proportion to U y . Moreover, the product K y1 · K y2 for remains constant:
Данные теоретические выводы подтверждаются результатами компьютерного моделирования (фиг.7, фиг.8).These theoretical conclusions are confirmed by the results of computer simulation (Fig.7, Fig.8).
Таким образом, предлагаемое устройство имеет существенное преимущество в сравнении с прототипом и может использоваться в аналоговых устройствах, требующих противофазного управления коэффициентами передачи каналов усиления.Thus, the proposed device has a significant advantage compared with the prototype and can be used in analog devices requiring antiphase control of the transmission coefficients of the gain channels.
Источники информацииInformation sources
1. Тытарь, А.Д. Активный RC-фильтр с косвенной перестройкой на основе двухзвенных ФНЧ и ФВЧ [Текст] / Д.Д.Тытарь, А.И.Калякин // Избирательные системы с обратной связью: межвузовский тематический научный сборник. - Вып.1. - Таганрог, 1973. - С.100-104.1. Tytar, A.D. Active RC filter with indirect tuning based on two-link low-pass filters and high-pass filters [Text] / DD Tytar, AI Kalyakin // Electoral systems with feedback: inter-university thematic scientific collection. -
2. Прокопенко Н.Н. Управляемые усилители для фильтров с косвенной перестройкой частоты [Текст] / Н.Н.Прокопенко // Избирательные системы с обратной связью: межвузовский тематический научный сборник. - Вып.1. - Таганрог, 1973. - С.119-122.2. Prokopenko NN Controlled amplifiers for filters with indirect frequency tuning [Text] / N.N. Prokopenko // Electoral systems with feedback: inter-university thematic scientific collection. -
3. Патентная заявка США №2007/0090876.3. US Patent Application No. 2007/0090876.
4. Патентная заявка США №2006/0232334.4. US Patent Application No. 2006/0232334.
5. Патент США №4.227.256.5. US patent No. 4.227.256.
6. Патент США №6.958.653.6. US patent No. 6.958.653.
7. Патент США №6.480.066.7. US patent No. 6.480.066.
8. Патент США №4,331.929.8. US Patent No. 4,331.929.
9. Патентная заявка США №2004/0251955.9. US patent application No. 2004/0251955.
10. Патентная заявка США №2005/0052239.10. US patent application No. 2005/0052239.
11. Патент США №6.958.653 fig.3.11. US patent No. 6.958.653 fig.3.
12. Патент США №6.956.435.12. US patent No. 6.956.435.
13. Патент ЕР №1.369.992.13. EP patent No. 1,369.992.
14. Патентная заявка США №2005/0099232.14. US patent application No. 2005/0099232.
15. Патент США №7.091.786 fig.1.15. US patent No. 7.091.786 fig. 1.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009103751/09A RU2394364C1 (en) | 2009-02-04 | 2009-02-04 | Two-channel controlled alternating current amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009103751/09A RU2394364C1 (en) | 2009-02-04 | 2009-02-04 | Two-channel controlled alternating current amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2394364C1 true RU2394364C1 (en) | 2010-07-10 |
Family
ID=42684788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009103751/09A RU2394364C1 (en) | 2009-02-04 | 2009-02-04 | Two-channel controlled alternating current amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2394364C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452078C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Double-channel differential amplifier |
RU2727965C1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-07-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Low-temperature current amplifier for designing active rc-filters |
-
2009
- 2009-02-04 RU RU2009103751/09A patent/RU2394364C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452078C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Double-channel differential amplifier |
RU2727965C1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-07-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Low-temperature current amplifier for designing active rc-filters |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Horng | Lossless inductance simulation and voltage-mode universal biquadratic filter with one input and five outputs using DVCCs | |
CN103414442B (en) | High accuracy fully-differential amplifier based on wave chopping technology | |
Minaei et al. | Current‐mode electronically tunable universal filter using only plus‐type current controlled conveyors and grounded capacitors | |
Tangsrirat et al. | Resistorless realization of current-mode first-order allpass filter using current differencing transconductance amplifiers | |
Tangsrirat et al. | Single-resistance-controlled quadrature oscillator and universal biquad filter using CFOAs | |
US10734957B2 (en) | High linearly WiGig baseband amplifier with channel select filter | |
Yesil et al. | Electronically controllable bandpass filters with high quality factor and reduced capacitor value: An additional approach | |
US4430626A (en) | Networks for the log domain | |
Lahiri | Low-frequency quadrature sinusoidal oscillators using current differencing buffered amplifiers | |
Alzaher et al. | A CMOS fully balanced four-terminal floating nullor | |
Chen | Current‐mode dual‐output ICCII‐based tunable universal biquadratic filter with low‐input and high‐output impedances | |
RU2394364C1 (en) | Two-channel controlled alternating current amplifier | |
Biolek et al. | Single-CDTA (current differencing transconductance amplifier) current-mode biquad revisited | |
EP0052117B1 (en) | Current mode biquadratic active filter | |
JPH01161904A (en) | Phase shifter-oscillator | |
US20170346456A1 (en) | Active rc filters | |
Kumngern | DDTA and DDCCTA: New active elements for analog signal processing | |
Khateb et al. | 0.5 v universal filter based on multiple-input FDDAs | |
Chaichana et al. | Current-mode MISO filter using CCCDTAs and grounded capacitors | |
Minaei et al. | New current-mode integrator, all-pass section and quadrature oscillator using only active elements | |
CN1628411B (en) | Amplifier circuit, gyrator circuit, filter device and method for amplifying signal | |
Yuce | Current-mode electronically tunable biquadratic filters consisting of only CCCIIs and grounded capacitors | |
Yucel et al. | A new voltage-mode multifunctional filter using only two voltage followers and a minimum number of passive elements | |
RU2421882C1 (en) | Two-cascade hf-amplifier | |
Doniesuan et al. | The temperature insensitive and electronic tuning of current-mode first-order allpass filters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130205 |