RU2421897C1 - Controlled complementary differential amplifier - Google Patents

Controlled complementary differential amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2421897C1
RU2421897C1 RU2010111300/09A RU2010111300A RU2421897C1 RU 2421897 C1 RU2421897 C1 RU 2421897C1 RU 2010111300/09 A RU2010111300/09 A RU 2010111300/09A RU 2010111300 A RU2010111300 A RU 2010111300A RU 2421897 C1 RU2421897 C1 RU 2421897C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
emitter
terminal
collector
Prior art date
Application number
RU2010111300/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Прокопенко (RU)
Николай Николаевич Прокопенко
Петр Сергеевич Будяков (RU)
Петр Сергеевич Будяков
Александр Игоревич Серебряков (RU)
Александр Игоревич Серебряков
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС")
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС")
Priority to RU2010111300/09A priority Critical patent/RU2421897C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2421897C1 publication Critical patent/RU2421897C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: controlled amplifier is the base node of modern receiving and processing systems of HF and microwave signals, analogue computing and measuring equipment. Controlled complementary differential amplifier includes the first (1) and the second (2) input transistors the collectors of which are connected to the first (3) power source, the first (4) and the second (5) output tripoles the base inputs of which are connected to each other, collector output of the first (4) output tripole is connected to the first (6) input of load circuit (7), which is matched with the second (8) power source, collector output of the second (5) output tripole is connected to the second (9) input of load circuit; emitter of the first (1) input transistor is connected to emitter input of the first (4) output tripole; emitter of the second (2) input transistor is connected to emitter input of the second (5) output tripole; at that, control input (10) of controlled pedestal current source (11) is connected to control voltage source (12). To the diagram there introduced is the first (13) and the second (14) additional transistors and additional pedestal current source (15) connected between combined base inputs of the first (4) and the second (5) output tripoles and the second (8) power source; at that, controlled pedestal current source (11) is connected between the first (3) power source and combined emitters of the first (13) and the second (14) additional transistors; base of the first (13) additional transistor is connected to emitter of the first (1) input transistor; base of the second (14) additional transistor is connected to emitter of the second (2) input transistor; collector of the first (13) additional transistor is connected to collector output of the first (4) output tripole; collector of the second (14) additional transistor is connected to collector output of the second (5) output tripole. ^ EFFECT: enlarging functional capabilities of controlled amplifier; creating the conditions at which its output voltage can under influence of control signal uy change not only its amplitude, but also phase; the possibility of performing ux and uy signal analogue multiplier on the basis of the proposed device. ^ 6 cl, 9 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в устройствах автоматической регулировки усиления, фазовых детекторах и модуляторах, в системах фазовой автоподстройки и умножения частоты или в качестве усилителя, коэффициент передачи по напряжению которого зависит от уровня сигнала управления. Управляемый усилитель является базовым узлом современных систем приема и обработки сигналов ВЧ- и СВЧ-диапазонов, аналоговой вычислительной и измерительной техники.The present invention relates to the field of radio engineering and communication and can be used in automatic gain control devices, phase detectors and modulators, in systems of phase-locked loop and frequency multiplication, or as an amplifier, the voltage transfer coefficient of which depends on the level of the control signal. The controlled amplifier is the base unit of modern systems for receiving and processing signals of the high and microwave ranges, analog computing and measuring equipment.

В настоящее время в аналоговой микросхемотехнике в составе систем электронной регулировки усиления, смешения или перемножения сигналов широкое применение находят схемы управляемых усилителей на основе дифференциальных каскадов с изменяющимся статическим режимом. Такая структура стала основой построения практически всех известных в настоящее время прецизионных управляемых усилителей и аналоговых перемножителей сигналов. В этой связи задача улучшения параметров этого функционального узла для РЭА нового поколения относится к числу достаточно актуальных задач современной микроэлектроники.Currently, in analog microcircuitry as a part of electronic control systems for amplifying, mixing or multiplying signals, circuits of controlled amplifiers based on differential stages with variable static mode are widely used. Such a structure has become the basis for the construction of almost all currently known precision controlled amplifiers and analog signal multipliers. In this regard, the task of improving the parameters of this functional unit for the next-generation electronic equipment is one of the rather urgent tasks of modern microelectronics.

Существует несколько базовых архитектур дифференциальных каскадов (ДК). Одна из них (фиг.1), которая относится к классической архитектуре, была впервые использована в операционном усилителе µA741. В связи с высокой популярностью такого ДК на его модификации выдано более 30 патентов разных стран, например [1-30].There are several basic differential cascade (DK) architectures. One of them (figure 1), which relates to the classical architecture, was first used in the operational amplifier µA741. Due to the high popularity of such a recreation center, more than 30 patents from different countries were issued for its modification, for example [1-30].

Ближайшим прототипом (фиг.1) заявляемого устройства является управляемый комплементарный усилитель, описанный в патенте США №4.059.808 fig.1, содержащий первый 1 и второй 2 входные транзисторы, коллекторы которых связаны с первым 3 источником питания, первый 4 и второй 5 выходные трехполюсники, базовые входы которых соединены друг с другом, коллекторный выход первого 4 выходного трехполюсника соединен с первым 6 входом цепи нагрузки 7, согласованной со вторым 8 источником питания, коллекторный выход второго 5 выходного трехполюсника подключен ко второму 9 входу цепи нагрузки, эмиттер первого 1 входного транзистора соединен с эмиттерным входом первого 4 выходного трехполюсника, эмиттер второго 2 входного транзистора соединен с эмиттерным входом второго 5 выходного трехполюсника, причем управляющий вход 10 управляемого источника опорного тока 11 соединен с источником управляющего напряжения 12.The closest prototype (figure 1) of the claimed device is a controlled complementary amplifier described in US patent No. 4.059.808 fig.1, containing the first 1 and second 2 input transistors, the collectors of which are connected to the first 3 power source, the first 4 and second 5 output three-terminal, the basic inputs of which are connected to each other, the collector output of the first 4 output three-terminal is connected to the first 6 input of the load circuit 7, coordinated with the second 8 power source, the collector output of the second 5 output three-terminal The input 9 of the load circuit, the emitter of the first 1 input transistor is connected to the emitter input of the first 4 output three-terminal, the emitter of the second 2 input transistor is connected to the emitter input of the second 5 output three-terminal, and the control input 10 of the controlled reference current source 11 is connected to the control voltage source 12.

Первый существенный недостаток известного управляемого усилителя состоит в том, что в рабочем диапазоне частот фаза его выходного напряжения не изменяется в зависимости от величины напряжения управления uy. Это не позволяет известному устройству выполнять функции четырехквадрантного перемножителя сигналов ux и uy.The first significant drawback of the known controlled amplifier is that in the operating frequency range the phase of its output voltage does not change depending on the magnitude of the control voltage u y . This does not allow the known device to perform the functions of a quadrant multiplier of the signals u x and u y .

Второй существенный недостаток известного устройства состоит в том, что управляющий вход 10 его управляемого источника опорного тока 11, обеспечивающий электронное управление коэффициентом усиления по напряжению, не «привязан» к общей шине источников питания 3 и 8. Это существенно сужает область его использования.The second significant drawback of the known device is that the control input 10 of its controlled reference current source 11, which provides electronic control of the voltage gain, is not “tied” to the common bus of power supplies 3 and 8. This significantly narrows the scope of its use.

Основная цель предлагаемого изобретения состоит в расширении функциональных возможностей управляемого усилителя - создании условий, при которых его выходное напряжение может под действием управляющего сигнала uy менять не только свою амплитуду, но и фазу. Это позволит выполнить на базе заявляемого устройства аналоговый перемножитель сигналов ux и uy.The main objective of the invention is to expand the functionality of a controlled amplifier - creating conditions under which its output voltage can change not only its amplitude, but also its phase under the action of a control signal u y . This will allow you to perform on the basis of the claimed device an analog multiplier of the signals u x and u y .

Вторая цель предлагаемого изобретения состоит в создании условий для электронного управления коэффициентом усиления по напряжению, при котором управляющее напряжение uy подает относительно общей шины источников питания. Реализация этой цели позволяет выполнять на базе заявляемого устройства не только широкополосные ВЧ- и СВЧ-усилители с регулируемыми параметрами, но создавать на его основе более сложные функциональные узлы, например аналоговые перемножители сигналов.The second objective of the invention is to create conditions for electronic control of the voltage gain, at which the control voltage u y delivers relative to the common bus power sources. The implementation of this goal allows you to perform on the basis of the claimed device not only broadband RF and microwave amplifiers with adjustable parameters, but to create more complex functional units based on it, for example, analog signal multipliers.

Третья дополнительная цель - создание архитектуры управляемого усилителя с малым напряжением питания и электронным управлением его коэффициента усиления по напряжению, а также обеспечение возможности практической реализации устройства по SiGe технологии SG25H2 (рабочее напряжение для n-р-n транзисторов Up=1,9 B; для р-n-р транзисторов Uп=2,8 B).The third additional goal is the creation of the architecture of a controlled amplifier with a low supply voltage and electronic control of its voltage gain, as well as the possibility of practical implementation of the device using SiGe SG25H2 technology (operating voltage for n-pn transistors U p = 1.9 V; for pnp transistors U p = 2.8 V).

Поставленные цели достигаются тем, что в управляемый комплементарном усилителе фиг.1, содержащем первый 1 и второй 2 входные транзисторы, коллекторы которых связаны с первым 3 источником питания, первый 4 и второй 5 выходные трехполюсники, базовые входы которых соединены друг с другом, коллекторный выход первого 4 выходного трехполюсника соединен с первым 6 входом цепи нагрузки 7, согласованной со вторым 8 источником питания, коллекторный выход второго 5 выходного трехполюсника подключен ко второму 9 входу цепи нагрузки, эмиттер первого 1 входного транзистора соединен с эмиттерным входом первого 4 выходного трехполюсника, эмиттер второго 2 входного транзистора соединен с эмиттерным входом второго 5 выходного трехполюсника, причем управляющий вход 10 управляемого источника опорного тока 11 соединен с источником управляющего напряжения 12, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введены первый 13 и второй 14 дополнительные транзисторы и дополнительный источник опорного тока 15, включенный между объединенными базовыми входами первого 4 и второго 5 выходных трехполюсников и вторым 8 источником питания, причем управляемый источник опорного тока 11 включен между первым 3 источником питания и объединенными эмиттерами первого 13 и второго 14 дополнительных транзисторов, база первого 13 дополнительного транзистора соединена с эмиттером первого 1 входного транзистора, база второго 14 дополнительного транзистора подключена к эмиттеру второго 2 входного транзистора, коллектор первого 13 дополнительного транзистора соединен с коллекторным выходом первого 4 выходного трехполюсника, коллектор второго 14 дополнительного транзистора соединен с коллекторным выходом второго 5 выходного трехполюсника.The goals are achieved by the fact that in the controlled complementary amplifier of figure 1, containing the first 1 and second 2 input transistors, the collectors of which are connected to the first 3 power supply, the first 4 and second 5 output three-terminal, the basic inputs of which are connected to each other, collector output the first 4 output three-terminal is connected to the first 6 input of the load circuit 7, coordinated with the second 8 power supply, the collector output of the second 5 output three-terminal is connected to the second 9 input of the load circuit, the emitter of the first 1 input of the second transistor is connected to the emitter input of the first 4 output three-terminal, the emitter of the second 2 input transistor is connected to the emitter input of the second 5 output three-terminal, and the control input 10 of the controlled reference current source 11 is connected to the control voltage source 12, new elements and communications are provided - the circuit is introduced the first 13 and second 14 additional transistors and an additional reference current source 15 connected between the combined base inputs of the first 4 and second 5 output three-terminal and second A power source 8, and a controlled reference current source 11 is connected between the first 3 power sources and the combined emitters of the first 13 and second 14 additional transistors, the base of the first 13 additional transistor is connected to the emitter of the first 1 input transistor, the base of the second 14 additional transistor is connected to the emitter of the second 2 input transistors, the collector of the first 13 additional transistor is connected to the collector output of the first 4 output three-terminal, the collector of the second 14 additional tra ican connected to the collector output of the second three-point 5 of the output.

Схема усилителя-прототипа в двух его модификациях представлена на фиг.1 и фиг.2. На фиг.3 показано заявляемое устройство в соответствии с п.1, п.2 и п.3 формулы изобретения.The amplifier circuit of the prototype in its two modifications is presented in figure 1 and figure 2. Figure 3 shows the inventive device in accordance with claim 1, claim 2 and claim 3 of the claims.

На фиг.4 приведена схема управляемого усилителя, соответствующего п.4, п.5 и п.6 формулы изобретения.Figure 4 shows a diagram of a controlled amplifier corresponding to claim 4, claim 5 and claim 6 of the claims.

На фиг.5 показана схема заявляемого устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения в среде компьютерного моделирования Cadence на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП «Пульсар».Figure 5 shows a diagram of the inventive device in accordance with claim 1 in the computer simulation environment of Cadence on models of integrated transistors of FSUE NPP Pulsar.

На фиг.6 - фиг.9 показаны результаты компьютерного моделирования схемы фиг.5:In Fig.6 - Fig.9 shows the results of computer simulation of the circuit of Fig.5:

- зависимость модуля коэффициента усиления Ku от напряжения управления uy в диапазоне частот (фиг.6);- the dependence of the gain modulus K u on the control voltage u y in the frequency range (Fig.6);

- зависимость выходного дифференциального напряжения управляемого усилителя от напряжений ux и uy (фиг.7).- the dependence of the output differential voltage of the controlled amplifier on the voltages u x and u y (Fig.7).

- временная зависимость выходного напряжения при одновременном воздействии двух входных синусоидальных напряжений ux и uy;- the time dependence of the output voltage with the simultaneous exposure to two input sinusoidal voltages u x and u y ;

- спектр выходных сигналов управляемого усилителя в режиме смесителя ux и uy при fx=10 ГГц и fy=1 ГГц.- the spectrum of the output signals of a controlled amplifier in the mixer mode u x and u y at f x = 10 GHz and f y = 1 GHz.

Управляемый комплементарный дифференциальный усилитель фиг.2 содержит первый 1 и второй 2 входные транзисторы, коллекторы которых связаны с первым 3 источником питания, первый 4 и второй 5 выходные трехполюсники, базовые входы которых соединены друг с другом, коллекторный выход первого 4 выходного трехполюсника соединен с первым 6 входом цепи нагрузки 7, согласованной со вторым 8 источником питания, коллекторный выход второго 5 выходного трехполюсника подключен ко второму 9 входу цепи нагрузки, эмиттер первого 1 входного транзистора соединен с эмиттерным входом первого 4 выходного трехполюсника, эмиттер второго 2 входного транзистора соединен с эмиттерным входом второго 5 выходного трехполюсника, причем управляющий вход 10 управляемого источника опорного тока 11 соединен с источником управляющего напряжения 12. В схему введены первый 13 и второй 14 дополнительные транзисторы и дополнительный источник опорного тока 15, включенный между объединенными базовыми входами первого 4 и второго 5 выходных трехполюсников и вторым 8 источником питания, причем управляемый источник опорного тока 11 включен между первым 3 источником питания и объединенными эмиттерами первого 13 и второго 14 дополнительных транзисторов, база первого 13 дополнительного транзистора соединена с эмиттером первого 1 входного транзистора, база второго 14 дополнительного транзистора подключена к эмиттеру второго 2 входного транзистора, коллектор первого 13 дополнительного транзистора соединен с коллекторным выходом первого 4 выходного трехполюсника, коллектор второго 14 дополнительного транзистора соединен с коллекторным выходом второго 5 выходного трехполюсника.The controlled complementary differential amplifier of figure 2 contains the first 1 and second 2 input transistors, the collectors of which are connected to the first 3 power supply, the first 4 and second 5 output three-terminal, the basic inputs of which are connected to each other, the collector output of the first 4 output three-terminal is connected to the first 6 by the input of the load circuit 7, coordinated with the second 8 power supply, the collector output of the second 5 output three-terminal network is connected to the second 9 input of the load circuit, the emitter of the first 1 input transistor is connected with the emitter input of the first 4 output three-terminal, the emitter of the second 2 input transistor is connected to the emitter input of the second 5 output three-terminal, and the control input 10 of the controlled reference current source 11 is connected to the control voltage source 12. The first 13 and second 14 additional transistors and additional a reference current source 15 connected between the combined base inputs of the first 4 and second 5 output triples and a second 8 power source, wherein the controlled reference voltage OKA 11 is connected between the first 3 power supply and the combined emitters of the first 13 and second 14 additional transistors, the base of the first 13 additional transistor is connected to the emitter of the first 1 input transistor, the base of the second 14 additional transistor is connected to the emitter of the second 2 input transistor, the collector of the first 13 additional transistor connected to the collector output of the first 4 output three-terminal, the collector of the second 14 additional transistor connected to the collector output of the second 5 output tre hpole.

На фиг.2, в соответствии с п.2 формулы изобретения, управляемый источник опорного тока 11 содержит первый 16 токостабилизирующий двухполюсник, включенный между первым 3 источником питания и объединенными эмиттерами первого 13 и второго 14 дополнительных транзисторов, а также масштабирующий резистор 17, включенный между управляющим входом 10 управляемого источника тока 11 и объединенными эмиттерами первого 13 и второго 14 дополнительных транзисторов.In Fig.2, in accordance with claim 2 of the claims, the controlled reference current source 11 comprises a first 16 current-stabilizing two-terminal device connected between the first 3 power source and the combined emitters of the first 13 and second 14 additional transistors, as well as a scaling resistor 17 connected between the control input 10 of the controlled current source 11 and the combined emitters of the first 13 and second 14 additional transistors.

На фиг.3, в соответствии с п.3 формулы изобретения, первый 4 выходной трехполюсник содержит первый 18 вспомогательный транзистор, эмиттер которого соединен с эмиттером первого 1 входного транзистора и является эмиттерным входом первого 4 выходного трехполюсника, а коллектор подключен к первому 6 входу цепи нагрузки 7 и является коллекторным выходом первого 4 выходного трехполюсника, первый вспомогательный р-n переход 19, включенный между эмиттером и базой первого вспомогательного транзистора 18, база которого является базовым входом первого 4 выходного трехполюсника, второй 5 выходной трехполюсник содержит второй 20 вспомогательный транзистор, эмиттер которого соединен с эмиттером второго 2 входного транзистора и является эмиттерным входом второго 5 выходного трехполюсника, а коллектор подключен ко второму 9 входу цепи нагрузки 7 и является коллекторным выходом второго 5 выходного трехполюсника, второй вспомогательный р-n переход 21, включенный между эмиттером и базой второго 20 вспомогательного транзистора, база которого является базовым входом второго 5 выходного трехполюсника.In Fig. 3, in accordance with claim 3 of the claims, the first 4 output tri-terminal contains the first 18 auxiliary transistor, the emitter of which is connected to the emitter of the first 1 input transistor and is the emitter input of the first 4 output three-terminal, and the collector is connected to the first 6 input of the circuit load 7 and is the collector output of the first 4 output three-terminal, the first auxiliary pn junction 19 connected between the emitter and the base of the first auxiliary transistor 18, the base of which is the base input of the first 4 the output three-terminal, the second 5 output three-terminal contains a second 20 auxiliary transistor, the emitter of which is connected to the emitter of the second 2 input transistor and is the emitter input of the second 5 output three-terminal, and the collector is connected to the second 9 input of the load circuit 7 and is the collector output of the second 5 output three-terminal, the second auxiliary pn junction 21 connected between the emitter and the base of the second 20 auxiliary transistor, the base of which is the base input of the second 5 output three-terminal but.

На фиг.4, в соответствии с п.4 формулы изобретения, коллекторы первого 1 и второго 2 входных транзисторов связаны с первым 3 источником питания через третий 22 вспомогательный р-n переход и, кроме этого, подключены к базе третьего 23 вспомогательного транзистора, эмиттер которого соединен с первым 3 источником питания, а коллектор связан с объединенными базовыми входами первого 4 и второго 5 выходных трехполюсников.In Fig. 4, in accordance with claim 4, the collectors of the first 1 and second 2 input transistors are connected to the first 3 power source through the third 22 auxiliary pn junction and, in addition, are connected to the base of the third 23 auxiliary transistor, emitter which is connected to the first 3 power source, and the collector is connected to the combined base inputs of the first 4 and second 5 output three-terminal devices.

Кроме этого, на фиг.4, в соответствии с п.5 формулы изобретения, цепь нагрузки 7 содержит первый 24 и второй 25 LC-элементы нагрузки, включенные соответственно между первым 6 входом цепи нагрузки и вторым 8 источником питания, а также между вторым 9 входом цепи нагрузки 7 и вторым 8 источником питания.In addition, in Fig. 4, in accordance with claim 5, the load circuit 7 comprises first 24 and second 25 LC load cells included respectively between the first 6 input of the load circuit and the second 8 power source, and also between the second 9 the input of the load circuit 7 and the second 8 power source.

Кроме этого, на фиг.4, в соответствии с п.6 формулы изобретения, первый 4 выходной трехполюсник содержит четвертый 26 вспомогательный транзистор, эмиттер которого является эмиттерным входом первого 4 выходного трехполюсника, база - его базовым входом, а коллектор - коллекторным выходом первого 4 выходного трехполюсника, второй 5 выходной трехполюсник содержит пятый 27 вспомогательный транзистор, эмиттер которого является эмиттерным входом второго 5 выходного трехполюсника, база - его базовым входом, а коллектор - коллекторным выходом второго 5 выходного трехполюсника.In addition, in Fig. 4, in accordance with claim 6, the first 4 output three-terminal contains a fourth 26 auxiliary transistor, the emitter of which is the emitter input of the first 4 output three-terminal, the base is its basic input, and the collector is the collector output of the first 4 output three-terminal, the second 5 output three-terminal contains a fifth 27 auxiliary transistor, the emitter of which is the emitter input of the second 5 output three-terminal, the base is its basic input, and the collector is the collector output of the second 5 output three-terminal.

Рассмотрим работу заявляемого устройства в режиме управляемого усилителя напряжения ux (фиг.3).Consider the operation of the claimed device in the mode of a controlled voltage amplifier u x (figure 3).

В статическом режиме при нулевом напряжении управления (uy=0) токи через масштабирующий резистор 17 близок к нулю.In static mode, at zero control voltage (u y = 0), the currents through the scaling resistor 17 are close to zero.

Каждый из переменных токов первого 6 и второго 9 входов цепи нагрузки 7 складывается из двух противофазных составляющих:Each of the alternating currents of the first 6 and second 9 inputs of the load circuit 7 is composed of two antiphase components:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где iк18, iк13, iк20, iк14 - коллекторные токи транзисторов 18, 13, 20 и 14 при положительном приращении ux на входе Вх.1.where i k18 , i k13 , i k20 , i k14 are the collector currents of transistors 18, 13, 20 and 14 with a positive increment u x at input Vx.1.

За счет выбора статических токов двухполюсников 11 и 15, определяющих усиление на переменном токе дифференциальных каскадов на транзисторах 1, 2, 13-14 и дифференциального каскада на транзисторах 1, 2, 18, 20 можно получить нулевое значение выходного дифференциального напряжения управляемого усилителя фиг.3By selecting the static currents of the two-terminal circuits 11 and 15, which determine the ac amplification of the differential stages on transistors 1, 2, 13-14 and the differential stage on transistors 1, 2, 18, 20, it is possible to obtain a zero value of the output differential voltage of the controlled amplifier of FIG. 3

Figure 00000003
Figure 00000003

где R24=R25 - сопротивления двухполюсников 24 и 25 цепи нагрузки 7 (в частном случае - резисторов).where R 24 = R 25 - the resistance of the two-terminal networks 24 and 25 of the load circuit 7 (in the particular case of resistors).

Если управляющее напряжение uy (12) получает положительное приращение uy>0, то это вызывает увеличение суммарного тока общей эмиттерной цепи транзисторов 13 и 14 на величину iy и, как следствие, увеличение коэффициента усиления по напряжению дифференциального каскада на транзисторах 1, 2, 13, 14, инвертирующего фазу ux к выходу Вых.1. Поэтому в формулах (1) и (2) токи iк13 и iк14 начинают превышать соответствующее значение токов iк18 и iк20, которые не зависят от uy, a выходное дифференциальное напряжение управляемого усилителя будет иметь фазу φΣх+180°, где φх - фаза входного напряжения ux. Амплитуда выходного дифференциального напряжения в этом случае при ux=const будет также возрастать пропорционально uy (фиг.6).If the control voltage u y (12) is incremented u y> 0, this causes an increase in the sum current common emitter circuit of transistors 13 and 14 by an amount i y and, consequently, an increase in voltage gain of the differential stage transistors 1, 2 , 13, 14, inverting the phase u x to the output of Output 1. Therefore, in formulas (1) and (2), the currents i k13 and i k14 begin to exceed the corresponding value of the currents i k18 and i k20 , which are independent of u y , and the output differential voltage of the controlled amplifier will have the phase φ Σ = φ x +180 °, where φ x is the phase of the input voltage u x . The amplitude of the output differential voltage in this case with u x = const will also increase in proportion to u y (Fig.6).

Если напряжение uy отрицательно, то суммарный ток общей эмиттерной цепи транзисторов 13 и 14 уменьшается. В схеме фиг.3 в этом случае начинают преобладать токи iк18 и iк20, а выходное дифференциальное напряжение усилителя будет иметь такую же фазу, что и выходное напряжение ux на входе Вх.1.If the voltage u y is negative, then the total current of the common emitter circuit of the transistors 13 and 14 decreases. In the circuit of FIG. 3, in this case, the currents i k18 and i k20 begin to prevail, and the output differential voltage of the amplifier will have the same phase as the output voltage u x at input Vx.1.

Таким образом, выходное напряжение в заявляемом устройстве изменяется в зависимости от uy не только по амплитуде, но и по фазе, что является одним из условий реализации на его базе не только управляемого усилителя, но перемножителя двух сигналов ux и uy (фиг.7, фиг.8) или их смесителя (фиг.9).Thus, the output voltage in the inventive device varies depending on u y not only in amplitude but also in phase, which is one of the conditions for implementing on its basis not only a controlled amplifier, but a multiplier of two signals u x and u y (Fig. 7, Fig. 8) or their mixer (Fig. 9).

Аналогично работает схема фиг.4, в которой цепь нагрузки 7 содержит LC-колебательные контуры, выделяющие необходимые спектральные составляющие после смешения сигналов ux и uy (фиг.9).Similarly, the circuit of Fig. 4 works, in which the load circuit 7 contains LC-oscillatory circuits that select the necessary spectral components after mixing the signals u x and u y (Fig. 9).

Замечательная особенность схем фиг.3, фиг.4 - подавление передачи сигнала управления uy на дифференциальный выход управляемого усилителя, что весьма важно для построения смесителя и/или перемножителя сигналов ux и uy.A remarkable feature of the circuits of Fig. 3, Fig. 4 is the suppression of the transmission of the control signal u y to the differential output of a controlled amplifier, which is very important for constructing a mixer and / or multiplier of signals u x and u y .

Коэффициент подавления сигнала управления может иметь особенно высокие значения при специальном построении управляемого источника опорного тока 10, при котором изменения тока iy через резистор 17 передаются по параллельному (не зависящему от ux) каналу в цепь нагрузки 7 и компенсируют приращения токов iy/2 в коллекторных цепях транзисторов 13-14.The suppression coefficient of the control signal can have especially high values during the special construction of a controlled reference current source 10, in which changes in the current i y are transmitted through the resistor 17 via a parallel (independent of u x ) channel to the load circuit 7 and compensate for the current increments i y / 2 in the collector circuits of transistors 13-14.

Таким образом, заявляемый комплементарный дифференциальный усилитель имеет электронное управление коэффициентом усиления, фаза которого изменяется в зависимости от величины uy (фиг.6). Причем сигнал управления uy, как и входной сигнал ux подаются на соответствующие входы относительно общей шины (без разделительных конденсаторов).Thus, the claimed complementary differential amplifier has electronic gain control, the phase of which varies depending on the value of u y (Fig.6). Moreover, the control signal u y , as well as the input signal u x are applied to the corresponding inputs relative to the common bus (without isolation capacitors).

Как следует из рассмотрения графиков фиг.7, фиг.8, фиг.9, заявляемое устройство выполняет функции аналогового перемножителя малых сигналов ux и uy.As follows from the consideration of the graphs of Fig.7, Fig.8, Fig.9, the claimed device performs the functions of an analog multiplier of small signals u x and u y .

Диапазон перемножения по каналу «X» может быть расширен традиционным способом - применением входных логарифмирующих диодов.The range of multiplication on the channel "X" can be expanded in the traditional way - the use of input logarithmic diodes.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST

1. Патент США №3.786.3621. US Patent No. 3,786.362

2. Патент США №4.030.0442. US patent No. 4.030.044

3. Патент США №4.059.808, фиг.53. US patent No. 4.059.808, figure 5

4. Патент США №4.286.2274. US Patent No. 4,286.227

5. Авт. свид. СССР №375754, H03f 3/385. Auth. testimonial. USSR No. 375754, H03f 3/38

6. Авт. свид. СССР №843164, H03f 3/306. Auth. testimonial. USSR No. 843164, H03f 3/30

7. Патент США №3.660.7737. US Patent No. 3,660.773

8. Патент США №4.560.9488. US Patent No. 4,560.948

9. Патент РФ №2930041, H03f 1/329. RF patent No. 2930041, H03f 1/32

10. Патент Японии №57-5364, H03f 3/34310. Japan Patent No. 57-5364, H03f 3/343

11. Патент ЧССР №134845, кл. 21a2 18/0811. Patent of Czechoslovakia No. 134845, cl. 21a 2 18/08

12. Патент ЧССР №134849, кл. 21a2 18/0812. Patent of Czechoslovakia No. 134849, cl. 21a 2 18/08

13. Патент ЧССР №135326, кл. 21а2 18/0813. Czechoslovak Patent No. 135326, cl. 21a 2 18/08

14. Патент США №4.389.57914. US Patent No. 4,389.579

15. Патент Англии №1543361, Н3Т15. England patent No. 1543361, H3T

16. Патент США №5.521.552 (фиг.3а)16. US patent No. 5.521.552 (figa)

17. Патент США №4.059.80817. US Patent No. 4.059.808

18. Патент США №5.789.94918. US Patent No. 5,789.949

19. Патент США №4.453.13419. US Patent No. 4,453.134

20. Патент США №4.760.28620. US Patent No. 4,760.286

21. Авт. свид. СССР №128394621. Auth. testimonial. USSR No. 1283946

22. Патент РФ №201901922. RF patent No. 2019019

23. Патент США №4.3 89.57923. US Patent No. 4.3 89.579

24. Патент США №4.453.09224. US Patent No. 4,453.092

25. Патент США №3.566.28925. US Patent No. 3,566.289

26. Патент США №4.059.808 (фиг.2)26. US patent No. 4.059.808 (figure 2)

27. Патент США №3.649.92627. US Patent No. 3,649,926

28. Патент США №4.714.894 (фиг.1)28. US patent No. 4.714.894 (figure 1)

29. Матавкин В.В. Быстродействующие операционные усилители. - М.: Радио и связь, 1989.29. Matavkin V.V. High-speed operational amplifiers. - M.: Radio and Communications, 1989.

30. Херпи М. Аналоговые интегральные схемы. - М.: Радио и связь, 1983, стр.174, рис.5.52.30. Herpy M. Analog Integrated Circuits. - M.: Radio and Communications, 1983, p. 174, Fig. 5.52.

Claims (6)

1. Управляемый комплементарный дифференциальный усилитель, содержащий первый (1) и второй (2) входные транзисторы, коллекторы которых связаны с первым (3) источником питания, первый (4) и второй (5) выходные трехполюсники, базовые входы которых соединены друг с другом, коллекторный выход первого (4) выходного трехполюсника соединен с первым (6) входом цепи нагрузки (7), согласованной со вторым (8) источником питания, коллекторный выход второго (5) выходного трехполюсника подключен ко второму (9) входу цепи нагрузки, эмиттер первого (1) входного транзистора соединен с эмиттерным входом первого (4) выходного трехполюсника, эмиттер второго (2) входного транзистора соединен с эмиттерным входом второго (5) выходного трехполюсника, причем управляющий вход (10) управляемого источника опорного тока (11) соединен с источником управляющего напряжения (12), отличающийся тем, что в схему введены первый (13) и второй (14) дополнительные транзисторы и дополнительный источник опорного тока (15), включенный между объединенными базовыми входами первого (4) и второго (5) выходных трехполюсников и вторым (8) источником питания, причем управляемый источник опорного тока (11) включен между первым (3) источником питания и объединенными эмиттерами первого (13) и второго (14) дополнительных транзисторов, база первого (13) дополнительного транзистора соединена с эмиттером первого (1) входного транзистора, база второго (14) дополнительного транзистора подключена к эмиттеру второго (2) входного транзистора, коллектор первого (13) дополнительного транзистора соединен с коллекторным выходом первого (4) выходного трехполюсника, коллектор второго (14) дополнительного транзистора соединен с коллекторным выходом второго (5) выходного трехполюсника.1. A controlled complementary differential amplifier containing the first (1) and second (2) input transistors, the collectors of which are connected to the first (3) power source, the first (4) and second (5) output three-terminal, the basic inputs of which are connected to each other , the collector output of the first (4) output three-terminal is connected to the first (6) input of the load circuit (7), matched with the second (8) power supply, the collector output of the second (5) output three-terminal is connected to the second (9) input of the load circuit, emitter first (1) input transistor the ora is connected to the emitter input of the first (4) output three-terminal network, the emitter of the second (2) input transistor is connected to the emitter input of the second (5) output three-terminal network, and the control input (10) of the controlled reference current source (11) is connected to the control voltage source (12 ), characterized in that the first (13) and second (14) additional transistors and an additional reference current source (15) are connected between the combined base inputs of the first (4) and second (5) output three-terminal and the second (8) the source power, and a controlled reference current source (11) is connected between the first (3) power source and the combined emitters of the first (13) and second (14) additional transistors, the base of the first (13) additional transistor is connected to the emitter of the first (1) input transistor, the base of the second (14) additional transistor is connected to the emitter of the second (2) input transistor, the collector of the first (13) additional transistor is connected to the collector output of the first (4) output three-terminal, the collector of the second (14) additional transistor the ora is connected to the collector output of the second (5) output three-terminal network. 2. Управляемый комплементарный дифференциальный усилитель по п.1, отличающийся тем, что управляемый источник опорного тока (11) содержит первый (16) токостабилизирующий двухполюсник, включенный между первым (3) источником питания и объединенными эмиттерами первого (13) и второго (14) дополнительных транзисторов, а также масштабирующий резистор (17), включенный между управляющим входом (10) управляемого источника тока (11) и объединенными эмиттерами первого (13) и второго (14) дополнительных транзисторов.2. A controlled complementary differential amplifier according to claim 1, characterized in that the controlled reference current source (11) comprises a first (16) current-stabilizing two-terminal device connected between the first (3) power source and the combined emitters of the first (13) and second (14) additional transistors, as well as a scaling resistor (17), connected between the control input (10) of the controlled current source (11) and the combined emitters of the first (13) and second (14) additional transistors. 3. Управляемый комплементарный дифференциальный усилитель по п.1, отличающийся тем, что первый (4) выходной трехполюсник содержит первый (18) вспомогательный транзистор, эмиттер которого соединен с эмиттером первого (1) входного транзистора и является эмиттерным входом первого (4) выходного трехполюсника, а коллектор подключен к первому (6) входу цепи нагрузки (7) и является коллекторным выходом первого (4) выходного трехполюсника, первый вспомогательный р-n переход (19), включенный между эмиттером и базой первого вспомогательного транзистора (18), база которого является базовым входом первого (4) выходного трехполюсника, второй (5) выходной трехполюсник содержит второй (20) вспомогательный транзистор, эмиттер которого соединен с эмиттером второго (2) входного транзистора и является эмиттерным входом второго (5) выходного трехполюсника, а коллектор подключен ко второму (9) входу цепи нагрузки (7) и является коллекторным выходом второго (5) выходного трехполюсника, второй вспомогательный р-n переход (21), включенный между эмиттером и базой второго (20) вспомогательного транзистора, база которого является базовым входом второго (5) выходного трехполюсника.3. The controlled complementary differential amplifier according to claim 1, characterized in that the first (4) output three-terminal contains a first (18) auxiliary transistor, the emitter of which is connected to the emitter of the first (1) input transistor and is the emitter input of the first (4) output three-terminal and the collector is connected to the first (6) input of the load circuit (7) and is the collector output of the first (4) output three-terminal network, the first auxiliary pn junction (19) connected between the emitter and the base of the first auxiliary transistor (18), which is the basic input of the first (4) output three-terminal, the second (5) output three-terminal contains a second (20) auxiliary transistor, the emitter of which is connected to the emitter of the second (2) input transistor and is the emitter input of the second (5) output three-terminal, and the collector connected to the second (9) input of the load circuit (7) and is the collector output of the second (5) output three-terminal network, the second auxiliary pn junction (21) connected between the emitter and the base of the second (20) auxiliary transistor, the base of which o is the basic input of the second (5) output three-terminal network. 4. Управляемый комплементарный дифференциальный усилитель по п.1, отличающийся тем, что коллекторы первого (1) и второго (2) входных транзисторов связаны с первым (3) источником питания через третий (22) вспомогательный р-n переход и, кроме этого, подключены к базе третьего (23) вспомогательного транзистора, эмиттер которого соединен с первым (3) источником питания, а коллектор связан с объединенными базовыми входами первого (4) и второго (5) выходных трехполюсников.4. The controlled complementary differential amplifier according to claim 1, characterized in that the collectors of the first (1) and second (2) input transistors are connected to the first (3) power source through the third (22) auxiliary pn junction and, in addition, connected to the base of the third (23) auxiliary transistor, the emitter of which is connected to the first (3) power source, and the collector is connected to the combined base inputs of the first (4) and second (5) output three-terminal devices. 5. Управляемый комплементарный дифференциальный усилитель по п.1, отличающийся тем, что цепь нагрузки (7) содержит первый (24) и второй (25) LC-элементы нагрузки, включенные соответственно между первым (6) входом цепи нагрузки и вторым (8) источником питания, а также между вторым (9) входом цепи нагрузки (7) и вторым (8) источником питания.5. The controlled complementary differential amplifier according to claim 1, characterized in that the load circuit (7) contains the first (24) and second (25) LC load elements connected respectively between the first (6) input of the load circuit and the second (8) power source, as well as between the second (9) input of the load circuit (7) and the second (8) power source. 6. Управляемый комплементарный дифференциальный усилитель по п.4, отличающийся тем, что первый (4) выходной трехполюсник содержит четвертый (26) вспомогательный транзистор, эмиттер которого является эмиттерным входом первого (4) выходного трехполюсника, база - его базовым входом, а коллектор - коллекторным выходом первого (4) выходного трехполюсника, второй (5) выходной трехполюсник содержит пятый (27) вспомогательный транзистор, эмиттер которого является эмиттерным входом второго (5) выходного трехполюсника, база - его базовым входом, а коллектор - коллекторным выходом второго (5) выходного трехполюсника. 6. The controlled complementary differential amplifier according to claim 4, characterized in that the first (4) output three-terminal contains a fourth (26) auxiliary transistor, the emitter of which is the emitter input of the first (4) output three-terminal, the base is its basic input, and the collector is the collector output of the first (4) output three-terminal, the second (5) output three-terminal contains a fifth (27) auxiliary transistor, the emitter of which is the emitter input of the second (5) output three-terminal, the base is its basic input, and the collector - the collector output of the second (5) output three-point.
RU2010111300/09A 2010-03-24 2010-03-24 Controlled complementary differential amplifier RU2421897C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010111300/09A RU2421897C1 (en) 2010-03-24 2010-03-24 Controlled complementary differential amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010111300/09A RU2421897C1 (en) 2010-03-24 2010-03-24 Controlled complementary differential amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2421897C1 true RU2421897C1 (en) 2011-06-20

Family

ID=44738205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010111300/09A RU2421897C1 (en) 2010-03-24 2010-03-24 Controlled complementary differential amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2421897C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510570C1 (en) * 2012-09-03 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Complementary input stage of high-speed operational amplifier
RU2766861C1 (en) * 2021-09-08 2022-03-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Differential amplifier on field-effect transistors with control p-n junction

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510570C1 (en) * 2012-09-03 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") Complementary input stage of high-speed operational amplifier
RU2766861C1 (en) * 2021-09-08 2022-03-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) Differential amplifier on field-effect transistors with control p-n junction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chaturvedi et al. Second order mixed mode quadrature oscillator using DVCCs and grounded components
RU2421897C1 (en) Controlled complementary differential amplifier
RU2479112C1 (en) Selective amplifier
RU2388137C1 (en) Complementary cascode differential amplifier with controlled gain
Kibaroglu et al. An X-band 6-bit active phase shifter
RU2523947C1 (en) Output stage of power amplifier based on complementary transistors
RU2384938C1 (en) Complementary differential amplifier with controlled gain
Saatlo et al. CMOS design of a multi-input analog multiplier
RU2384936C1 (en) Controlled two-stage differential amplifier with inphase negative feedback
RU2394358C1 (en) Low-voltage analogue voltage multiplier
Karimi et al. A low power configurable analogue block
CN210405325U (en) Power detector
RU2331964C1 (en) Voltage-to-current converter
RU2389071C1 (en) Analog multiplier of voltages
RU2419145C1 (en) Analogue voltage multiplier
RU2467468C1 (en) Broadband current amplifier
RU2419189C1 (en) Analogue voltage multiplier with low-voltage power supply
RU2439694C1 (en) Analogue voltage multiplier
RU2460206C1 (en) Cascode microwave amplifier with low supply voltage
RU2390922C1 (en) Controlled amplifier and analogue multiplier of signals on its basis
RU2439785C1 (en) Analogue multiplier of voltages
RU2419188C1 (en) Analogue voltage multiplier with low-voltage power supply
RU2480896C1 (en) Selective amplifier
RU2396595C2 (en) Analogue multiplier of voltages
RU2421883C1 (en) Controlled amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130325