RU2461956C1 - Широкополосный усилитель тока - Google Patents
Широкополосный усилитель тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2461956C1 RU2461956C1 RU2011134144/08A RU2011134144A RU2461956C1 RU 2461956 C1 RU2461956 C1 RU 2461956C1 RU 2011134144/08 A RU2011134144/08 A RU 2011134144/08A RU 2011134144 A RU2011134144 A RU 2011134144A RU 2461956 C1 RU2461956 C1 RU 2461956C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- input
- transistor
- stabilizing
- current amplifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, СВЧ-усилителях, смесителях и перемножителях сигналов и т.п.). Технический результат: снижение допустимого напряжения питания до 1,5 В при сохранении всех основных качественных показателей широкополосного усилителя тока. Широкополосный усилитель тока содержит первый и второй входные транзисторы, источник напряжения смещения, с первого по третий токостабилизирующие двухполюсники, первый и второй токостабилизирующие двухполюсники, первый и второй вспомогательные транзисторы, первый и второй прямосмещенные p-n переходы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, СВЧ-усилителях, смесителях и перемножителях сигналов и т.п.).
В современной микроэлектронике широко применяются так называемые усилители тока Гильберта [1]. Их основное достоинство - широкий диапазон рабочих частот и наиболее полное использование высокочастотных свойств применяемых транзисторов. Такие усилители стали базовым функциональным узлом многих СВЧ-изделий [1-17].
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является широкополосный усилитель, описанный в патенте фирмы Siemens US 4.277.756 (фиг.1). Кроме этого данная архитектура присутствует во многих других публикациях [1-17]. ШУ-прототип содержит первый 1 и второй 2 входные транзисторы, базы которых объединены и подключены к источнику напряжения смещения 3, эмиттер первого 1 входного транзистора связан со входом 4 широкополосного усилителя тока и первым 5 токостабилизирующим двухполюсником, эмиттер второго 2 входного транзистора соединен со вторым 6 токостабилизирующим двухполюсником, первый 7 вспомогательный транзистор, коллектор которого подключен к коллектору первого 1 входного транзистора и первому 8 токовому выходу широкополосного усилителя тока, второй 9 вспомогательный транзистор, коллектор которого соединен с коллектором второго 2 входного транзистора и вторым 10 токовым выходом широкополосного усилителя тока, а база соединена со входом 4 широкополосного усилителя тока, третий 11 токостабилизирующий двухполюсник, соединенный с объединенными эмиттерами первого 7 и второго 9 вспомогательных транзисторов.
Существенный недостаток известного ШУ состоит в том, что он не работоспособен при напряжениях питания 
. Это не позволяет использовать данную архитектуру в схеме с Еп=1,5В, а также при ее изготовлении по СВЧ SiGe-технологиям с малыми топологическими нормами, которые не допускают работу транзисторов при 
.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в снижении допустимого напряжения питания до 1,5 В при сохранении всех основных качественных показателей широкополосного усилителя тока.
Поставленная задача достигается тем, что в широкополосном усилителе тока фиг.1, содержащем первый 1 и второй 2 входные транзисторы, базы которых объединены и подключены к источнику напряжения смещения 3, эмиттер первого 1 входного транзистора связан со входом 4 широкополосного усилителя тока и первым 5 токостабилизирующим двухполюсником, эмиттер второго 2 входного транзистора соединен со вторым 6 токостабилизирующим двухполюсником, первый 7 вспомогательный транзистор, коллектор которого подключен к коллектору первого 1 входного транзистора и первому 8 токовому выходу широкополосного усилителя тока, второй 9 вспомогательный транзистор, коллектор которого соединен с коллектором второго 2 входного транзистора и вторым 10 токовым выходом широкополосного усилителя тока, а база соединена со входом 4 широкополосного усилителя тока, третий 11 токостабилизирующий двухполюсник, соединенный с объединенными эмиттерами первого 7 и второго 9 вспомогательных транзисторов, предусмотрены новые элементы и связи - эмиттер первого 1 входного транзистора связан со входом 4 широкополосного усилителя тока через первый 12 прямосмещенный p-n переход, между базой первого 7 вспомогательного транзистора и эмиттером второго 2 входного транзистора включен второй 13 прямосмещенный p-n переход, причем к базе первого 7 вспомогательного транзистора подключен первый 14 дополнительный токостабилизирующий двухполюсник, а к базе второго 9 вспомогательного транзистора подключен второй 15 дополнительный токостабилизирующий двухполюсник.
Схема заявляемого устройства, соответствующего п.1 формулы изобретения, показана на чертеже фиг.2, а пункту 2 - на чертеже фиг.3.
На чертеже фиг.4 представлена схема заявляемого ШУ (фиг.2) в среде компьютерного моделирования Cadence на моделях SiGe интегральных транзисторов, а на чертеже фиг.5 - зависимость его коэффициента усиления по току от частоты.
Широкополосный усилитель тока фиг.2 содержит первый 1 и второй 2 входные транзисторы, базы которых объединены и подключены к источнику напряжения смещения 3, эмиттер первого 1 входного транзистора связан со входом 4 широкополосного усилителя тока и первым 5 токостабилизирующим двухполюсником, эмиттер второго 2 входного транзистора соединен со вторым 6 токостабилизирующим двухполюсником, первый 7 вспомогательный транзистор, коллектор которого подключен к коллектору первого 1 входного транзистора и первому 8 токовому выходу широкополосного усилителя тока, второй 9 вспомогательный транзистор, коллектор которого соединен с коллектором второго 2 входного транзистора и вторым 10 токовым выходом широкополосного усилителя тока, а база соединена со входом 4 широкополосного усилителя тока, третий 11 токостабилизирующий двухполюсник, соединенный с объединенными эмиттерами первого 7 и второго 9 вспомогательных транзисторов. Эмиттер первого 1 входного транзистора связан со входом 4 широкополосного усилителя тока через первый 12 прямосмещенный p-n переход, между базой первого 7 вспомогательного транзистора и эмиттером второго 2 входного транзистора включен второй 13 прямосмещенный p-n переход, причем к базе первого 7 вспомогательного транзистора подключен первый 14 дополнительный токостабилизирующий двухполюсник, а к базе второго 9 вспомогательного транзистора подключен второй 15 дополнительный токостабилизирующий двухполюсник.
В схеме фиг.3 в соответствии с п.2 формулы изобретения первый 14 дополнительный токостабилизирующий двухполюсник включен между базой первого 7 вспомогательного транзистора и источником напряжения смещения 3, а второй 15 дополнительный токостабилизирующий двухполюсник включен между базой второго 9 вспомогательного транзистора и источником напряжения смещения 3.
Рассмотрим работу ШУ фиг.1 и фиг.3 (фиг.2).
В ШУ-прототипе фиг.1 при его практической реализации минимальное напряжение питания 
определяется тремя p-n переходами, поэтому 
.
Статический режим транзисторов схемы фиг.3 устанавливается двухполюсниками 5, 6, 11, 15, 14. За счет новых связей токостабилизирующие двухполюсники 5, 11, 6 реализуются по одинаковым (традиционным) схемам, например, на биполярных транзисторах и имеют одинаковое минимальное напряжение, при котором их транзисторы не входят в насыщение (Uкэ.min=0,7 В). В результате схема фиг.3 (фиг.2) может иметь малое напряжение питания 
.
На переменном токе ШУ фиг.4 имеет такие же характеристики (фиг.5), что и известное устройство, - обеспечивает усиление сигналов до частоты 10-15 ГГц.
Таким образом, заявляемое устройство выполняет функции СВЧ-усилителя тока при напряжении питания 
.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Barrie Gilbert. A Precise Four-Quadrant Multiplier with Subnanosecond Response / IEEE Journal of Solid-State circuits, vol. sc-3, no.4, December 1968. - С.365-373.
2. Патент США №2.013.444 Н3Т.
3. Патент США №4.277.756.
4. Патент Японии JP 54-34308(9815) A21.
5. Патент США №4.048.577, фиг.1.
6. Патентная заявка США №2009/0219094.
7. Патент WO №03/044948, фиг.2.
8. Патент США №3.760.194, фиг.2.
9. Патент США №3.931.583, фиг.7.
10. Патент США №4.528.517.
11. Патент США №3.843.934, фиг.1.
12. Патент США №6.529.075, фиг.1.
13. Патент 1454411.
14. Патент США №4.322.688.
15. Патент США №6.529.075, фиг.1.
16. Патентная заявка Японии JP 2004/88498, фиг.2.
17. Ю.С.Ежков. Справочник по схемотехнике усилителей. Изд. 2-е. М.: РадиоСофт, 2002. - С.240, рис.8.53.
Claims (2)
1. Широкополосный усилитель тока, содержащий первый (1) и второй (2) входные транзисторы, базы которых объединены и подключены к источнику напряжения смещения (3), эмиттер первого (1) входного транзистора связан со входом (4) широкополосного усилителя тока и первым (5) токостабилизирующим двухполюсником, эмиттер второго (2) входного транзистора соединен со вторым (6) токостабилизирующим двухполюсником, первый (7) вспомогательный транзистор, коллектор которого подключен к коллектору первого (1) входного транзистора и первому (8) токовому выходу широкополосного усилителя тока, второй (9) вспомогательный транзистор, коллектор которого соединен с коллектором второго (2) входного транзистора и вторым (10) токовым выходом широкополосного усилителя тока, а база соединена со входом (4) широкополосного усилителя тока, третий (11) токостабилизирующий двухполюсник, соединенный с объединенными эмиттерами первого (7) и второго (9) вспомогательных транзисторов, отличающийся тем, что эмиттер первого (1) входного транзистора связан со входом (4) широкополосного усилителя тока через первый (12) прямосмященный р-n переход, между базой первого (7) вспомогательного транзистора и эмиттером второго (2) входного транзистора включен второй (13) прямосмященный р-n переход, причем к базе первого (7) вспомогательного транзистора подключен первый (14) дополнительный токостабилизирующий двухполюсник, а к базе второго (9) вспомогательного транзистора подключен второй (15) дополнительный токостабилизирующий двухполюсник.
2. Широкополосный усилитель тока по п.1, отличающийся тем, что первый (14) дополнительный токостабилизирующий двухполюсник включен между базой первого (7) вспомогательного транзистора и источником напряжения смещения (3), а второй (15) дополнительный токостабилизирующий двухполюсник включен между базой второго (9) вспомогательного транзистора и источником напряжения смещения (3).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011134144/08A RU2461956C1 (ru) | 2011-08-12 | 2011-08-12 | Широкополосный усилитель тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011134144/08A RU2461956C1 (ru) | 2011-08-12 | 2011-08-12 | Широкополосный усилитель тока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2461956C1 true RU2461956C1 (ru) | 2012-09-20 |
Family
ID=47077625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011134144/08A RU2461956C1 (ru) | 2011-08-12 | 2011-08-12 | Широкополосный усилитель тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2461956C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4277756A (en) * | 1978-01-31 | 1981-07-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Amplifier circuit arrangement for aperiodic signals |
| SU1656667A1 (ru) * | 1989-04-11 | 1991-06-15 | Московский Инженерно-Физический Институт | Усилитель мощности |
| EP0566990B1 (en) * | 1992-04-20 | 2004-01-14 | TelASIC Communications, Inc. | Single-ended and differential transistor amplifier circuits with full signal modulation compensation techniques which are technology independent |
| RU2419196C1 (ru) * | 2010-01-21 | 2011-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Широкополосный дифференциальный усилитель |
-
2011
- 2011-08-12 RU RU2011134144/08A patent/RU2461956C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4277756A (en) * | 1978-01-31 | 1981-07-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Amplifier circuit arrangement for aperiodic signals |
| SU1656667A1 (ru) * | 1989-04-11 | 1991-06-15 | Московский Инженерно-Физический Институт | Усилитель мощности |
| EP0566990B1 (en) * | 1992-04-20 | 2004-01-14 | TelASIC Communications, Inc. | Single-ended and differential transistor amplifier circuits with full signal modulation compensation techniques which are technology independent |
| RU2419196C1 (ru) * | 2010-01-21 | 2011-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Широкополосный дифференциальный усилитель |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fritsche et al. | A Broadband 200 GHz Amplifier with 17 dB Gain and 18 mW DC-Power Consumption in 0.13$\mu $ m SiGe BiCMOS | |
| US8660514B1 (en) | Multiple mode RF circuit | |
| Yun et al. | Two 320 GHz signal sources based on SiGe HBT technology | |
| Yishay et al. | A 17.8 dBm 110–130 GHz power amplifier and doubler chain in SiGe BiCMOS technology | |
| Al-Eryani et al. | A 162 GHz power amplifier with 14 dBm output power | |
| Al-Eryani et al. | A 47–217 GHz dynamic frequency divider in SiGe technology | |
| Hacker et al. | 400 GHz HBT differential amplifier using unbalanced feed networks | |
| Seo et al. | A 529 GHz dynamic frequency divider in 130 nm InP HBT process | |
| Bao et al. | A D-band keyable high efficiency frequency quadrupler | |
| RU2461956C1 (ru) | Широкополосный усилитель тока | |
| JP2017163592A (ja) | ギルバート乗算器回路およびギルバート乗算器回路を備えたカーボンナノチューブトランジスターミクサ | |
| RU2536672C1 (ru) | Составной транзистор с малой выходной емкостью | |
| Lewark et al. | A 440 GHz balanced active frequency multiplier-by-four SMMIC | |
| RU2436227C1 (ru) | Широкополосный усилитель | |
| RU2467468C1 (ru) | Широкополосный усилитель тока | |
| Sokol et al. | Modified Cherry-Hooper amplifier for UWB applications in 0.35 μm SiGe BiCMOS technology | |
| Kim et al. | A SiGe140-GHz low power G m-boosted down-conversion mixer | |
| Al-Eryani et al. | A 9-81/38-189 GHz dual-band switchable dynamic frequency divider | |
| RU2475941C1 (ru) | Дифференциальный усилитель с комплементарным входным каскадом | |
| Yishay et al. | A 240 GHz multiplier chain with− 0.5 dBm output power in SiGe BiCMOS technology | |
| Yishay et al. | A 17.5-dBm D-band power amplifier and doubler chain in SiGe BiCMOS technology | |
| RU2460206C1 (ru) | Каскодный свч-усилитель с малым напряжением питания | |
| Lindberg et al. | A SiGe HBT 24 GHz sub-harmonic direct-conversion IQ-demodulator | |
| RU2475946C1 (ru) | Усилитель переменного тока с противофазными токовыми выходами | |
| RU2452078C1 (ru) | Двухканальный дифференциальный усилитель |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130813 |