RU2523947C1 - Выходной каскад усилителя мощности на основе комплементарных транзисторов - Google Patents
Выходной каскад усилителя мощности на основе комплементарных транзисторов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523947C1 RU2523947C1 RU2013101657/08A RU2013101657A RU2523947C1 RU 2523947 C1 RU2523947 C1 RU 2523947C1 RU 2013101657/08 A RU2013101657/08 A RU 2013101657/08A RU 2013101657 A RU2013101657 A RU 2013101657A RU 2523947 C1 RU2523947 C1 RU 2523947C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- output
- source
- bus
- input
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области радиотехники и связи, а именно к устройствам усиления мощности. Технический результат: повышение на несколько порядков входного сопротивления ВК и его коэффициента усиления по току при достаточно высоком уровне стабильности сквозного тока выходных транзисторов. Устройство содержит: первый (1) и второй (2) выходные транзисторы разного типа проводимости, эмиттеры которых связаны с выходом устройства (3), первую (4) шину питания, связанную с коллектором первого (1) выходного транзистора, вторую (5) шину источника питания, соединенную с коллектором второго (2) выходного транзистора, вход устройства (4) соединен с затворами первого (6) и второго (7) входных транзисторов с управляющим р-n-переходом, стоки которых подключены ко второй (5) шине источника питания, база первого (1) выходного транзистора соединена с истоком первого (6) входного транзистора и стоком первого (8) вспомогательного транзистора, затвор которого подключен к первой (4) шине источника питания, а исток связан с первой (4) шиной источника питания, база второго (2) выходного транзистора соединена с истоком второго (7) входного транзистора и стоком второго (9) дополнительного транзистора, затвор которого соединен с первой (4) шиной источника питания, а исток соединен с первой (4) шиной источника питания через первую (10) цепь последовательно-параллельно соединенных р-n-переходов. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в качестве устройства усиления аналоговых сигналов с широким динамическим диапазоном, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, быстродействующих операционных усилителях (ОУ)).
Известны схемы двухтактных выходных каскадов усилителей мощности на комплементарных выходных транзисторах, которые являются базовым функциональным узлом современной аналоговой микросхемотехники [1-24].
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является выходной каскад (ВК) усилителя мощности фиг.1, представленный в патенте US №7.411.455. Он содержит первый 1 и второй 2 выходные транзисторы разного типа проводимости, эмиттеры которых связаны с выходом устройства 3, первую 4 шину питания, связанную с коллектором первого 1 выходного транзистора, вторую 5 шину источника питания, соединенную с коллектором второго 2 выходного транзистора, вход устройства 4.
Существенный недостаток выходного каскада-прототипа состоит в том, что он не обеспечивает высокое входное сопротивление, а также имеет коэффициент усиления по току Ki, зависящий от численных значений β=50÷100 транзисторов.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в повышении на несколько порядков входного сопротивления ВК и его коэффициента усиления по току при достаточно высоком уровне стабильности сквозного тока выходных транзисторов.
Поставленная задача достигается тем, что в выходном каскаде усилителя мощности на основе комплементарных транзисторов, содержащем первый 1 и второй 2 выходные транзисторы разного типа проводимости, эмиттеры которых связаны с выходом устройства 3, первую 4 шину питания, связанную с коллектором первого 1 выходного транзистора, вторую 5 шину источника питания, соединенную с коллектором второго 2 выходного транзистора, вход устройства 4, предусмотрены новые элементы и связи вход устройства 4 соединен с затворами первого 6 и второго 7 входных транзисторов с управляющим р-n-переходом, стоки которых подключены ко второй 5 шине источника питания, база первого 1 выходного транзистора соединена с истоком первого 6 входного транзистора и стоком первого 8 вспомогательного транзистора, затвор которого подключен к первой 4 шине источника питания, а исток связан с первой 4 шиной источника питания, база второго 2 выходного транзистора соединена с истоком второго 7 входного транзистора и стоком второго 9 дополнительного транзистора, затвор которого соединен с первой 4 шиной источника питания, а исток соединен с первой 4 шиной источника питания через первую 10 цепь последовательно-параллельно соединенных р-n-переходов.
Схема усилителя-прототипа показана на фиг.1.
На фиг.2 приведена схема заявляемого устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения.
На фиг.3 в соответствии с п.2 формулы изобретения.
На фиг.4 показана схема в соответствии с п.3 формулы изобретения.
На фиг.5 приведена схема заявляемого устройства (фиг.2) в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НИИ «Пульсар», а фиг.6 иллюстрирует зависимость его коэффициента усиления по напряжению, выраженного в децибелах, от частоты при значениях температуры схемы -40°С, 27°С и 100°С.
На фиг.7 показана осциллограмма на выходе схемы фиг.5 при подаче на вход сигнала с амплитудой 1 В.
Фиг.8 иллюстрирует зависимость коэффициента усиления по напряжению схемы фиг.5, выраженного в децибелах от температуры.
Выходной каскад усилителя мощности на основе комплементарных транзисторов фиг.2 содержит первый 1 и второй 2 выходные транзисторы разного типа проводимости, эмиттеры которых связаны с выходом устройства 3, первую 4 шину питания, связанную с коллектором первого 1 выходного транзистора, вторую 5 шину источника питания, соединенную с коллектором второго 2 выходного транзистора, вход устройства 4. Вход устройства 4 соединен с затворами первого 6 и второго 7 входных транзисторов с управляющим р-n-переходом, стоки которых подключены ко второй 5 шине источника питания, база первого 1 выходного транзистора соединена с истоком первого 6 входного транзистора и стоком первого 8 вспомогательного транзистора, затвор которого подключен к первой 4 шине источника питания, а исток связан с первой 4 шиной источника питания, база второго 2 выходного транзистора соединена с истоком второго 7 входного транзистора и стоком второго 9 дополнительного транзистора, затвор которого соединен с первой 4 шиной источника питания, а исток соединен с первой 4 шиной источника питания через первую 10 цепь последовательно-параллельно соединенных р-n переходов.
На фиг.3, в соответствии с п.2 формулы изобретения, исток первого 8 вспомогательного транзистора связан с первой 4 шиной источника питания через вторую 11 цепь последовательно-параллельно соединенных р-n-переходов. Структура этой цепи зависит от построения выходных в общем случае составных транзисторов 1 и 2. Если первый 1 и второй 2 выходные транзисторы реализованы на основе одиночных биполярных транзисторов, то вторая 11 цепь последовательно-параллельно соединенных транзисторов, как это показано на фиг.3, может содержать один р-n-переход, а первая 10 цепь последовательно-параллельно соединенных р-n-переходов может включать три диода (фиг.3).
На фиг.4, в соответствии с п.3 формулы изобретения, в качестве первого 6 входного транзистора используется составной полевой транзистор, содержащий основной полевой транзистор 12 с управляющим р-n-переходом, в исток которого включена третья 13 цепь последовательно-параллельно включенных р-n-переходов. В частном случае, при использовании в схеме фиг.4 одиночных биполярных транзисторов 1 и 2 третья 13 цепь последовательно-параллельно включенных р-n-переходов может содержать один диод.
Рассмотрим статический режим ВК фиг.2.
При нулевом входном сигнале и реализации первой 10 цепи последовательно-параллельных р-n-переходов на двух диодах напряжение затвор-исток второго 9 дополнительного и второго 7 входного транзисторов будут одинаковы и равны Uзи.7=Uзи.9=2Ud≈1,4В, а напряжение затвор-исток транзисторов 8 и 6 близко к нулю. Поэтому между базами транзисторов 1 и 2 устанавливается статическое напряжение
Поэтому сквозной ток 1СКВ, протекающий в эмиттерной цепи транзисторов 1 и 2, определяется величиной 10:
При изменении температуры (или уровня радиации) величина Iскв≈const остается постоянной.
За счет изменения числа диодов в первой 10 цепи последовательно-параллельно соединенных р-n-переходов можно устанавливать другие заданные значения напряжения между базами транзисторов 1 и 2, которые могут выполняться в виде составных транзисторов по схеме Дарлингтона или схеме Линна (n-p-n- и p-n-р-транзисторы).
В схеме фиг.3 за счет выбора различных комбинаций числа диодов в первой 10 и второй 11 цепях последовательно-параллельно соединенных р-n-переходов обеспечивается более широкий диапазон напряжений между базами транзисторов 1, 2 и, следовательно, сквозного тока Iскв.
Особенность схемы фиг.4 - близкий к нулю уровень выходного статического напряжения, что обеспечивается введением новых элементов в соответствии с п.3 формулы изобретения.
Входное сопротивление заявленного каскада соответствует входному сопротивлению входных полевых транзисторов 6 и 7 и достигает десятков-сотен мегаом. Эти транзисторы играют в схеме фиг.2 и другую важную роль - обеспечивают заданный разработчиком уровень сквозного тока выходных транзисторов.
Таким образом, заявляемое устройство имеет существенные преимущества в сравнении с прототипом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Патент США №7.411.455, fig.1.
2. DE 102011122077, fig.8.
3. Патент США №6.268.769 fig.3.
4. Патент США №6.420.933.
5. Патент США №5.223.122.
6. Патентная заявка США №2004/0196101.
7. Патентная заявка США №2005/0264358 fig.1.
8. Патентная заявка США №2002/0175759.
9. Патент США №5.049.653 fig.8.
10.Патент США №4.837.523.
11.Патент США №5.179.355.
12.Патент Японии JP 10.163.763.
13.Патент Японии JP 10.270.954.
14.Патент США№5.170.134 fig.6
15.Патент США №4.540.950.
16.Патент США №4.424.493.
17.Патент Японии JP 6310950.
18.Патент США №5.378.938.
19.Патент США №4.827.223.
20.Патент США №6.160.451.
21.Патент США №4.639.685.
22.А.СВ. СССР 1506512.
23.Патент США №5.399.991.
24.Патент США №6.542.032.
Claims (3)
1. Выходной каскад усилителя мощности на основе комплементарных транзисторов, содержащий первый (1) и второй (2) выходные транзисторы разного типа проводимости, эмиттеры которых связаны с выходом устройства (3), первую (4) шину питания, связанную с коллектором первого (1) выходного транзистора, вторую (5) шину источника питания, соединенную с коллектором второго (2) выходного транзистора, вход устройства (4), отличающийся тем, что вход устройства (4) соединен с затворами первого (6) и второго (7) входных транзисторов с управляющим р-n-переходом, стоки которых подключены ко второй (5) шине источника питания, база первого (1) выходного транзистора соединена с истоком первого (6) входного транзистора и стоком первого (8) вспомогательного транзистора, затвор которого подключен к первой (4) шине источника питания, а исток связан с первой (4) шиной источника питания, база второго (2) выходного транзистора соединена с истоком второго (7) входного транзистора и стоком второго (9) дополнительного транзистора, затвор которого соединен с первой (4) шиной источника питания, а исток соединен с первой (4) шиной источника питания через первую (10) цепь последовательно-параллельно соединенных р-n-переходов.
2. Выходной каскад усилителя мощности на основе комплементарных транзисторов по п.1, отличающийся тем, что исток первого (8) вспомогательного транзистора связан с первой (4) шиной источника питания через вторую (11) цепь последовательно-параллельно соединенных р-n переходов.
3. Выходной каскад усилителя мощности на основе комплементарных транзисторов по п.1, отличающийся тем, что в качестве первого (6) входного транзистора используется составной полевой транзистор, содержащий основной полевой транзистор (12), в исток которого включена третья (13) цепь последовательно-параллельно включенных р-n-переходов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101657/08A RU2523947C1 (ru) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Выходной каскад усилителя мощности на основе комплементарных транзисторов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101657/08A RU2523947C1 (ru) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Выходной каскад усилителя мощности на основе комплементарных транзисторов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013101657A RU2013101657A (ru) | 2014-07-20 |
| RU2523947C1 true RU2523947C1 (ru) | 2014-07-27 |
Family
ID=51215343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013101657/08A RU2523947C1 (ru) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Выходной каскад усилителя мощности на основе комплементарных транзисторов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2523947C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2677401C1 (ru) * | 2018-03-02 | 2019-01-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Биполярно-полевой буферный усилитель |
| RU2766868C1 (ru) * | 2021-09-08 | 2022-03-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Арсенид-галлиевый буферный усилитель |
| RU2767976C1 (ru) * | 2021-09-09 | 2022-03-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) | Арсенид-галлиевый выходной каскад усилителя мощности |
| RU2773912C1 (ru) * | 2022-02-07 | 2022-06-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Арсенид-галлиевый выходной каскад быстродействующего операционного усилителя |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU36590U1 (ru) * | 2003-10-27 | 2004-03-10 | Затыльский Лев Васильевич | Выходной каскад широкополосного усилителя мощности |
| US7411455B2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-08-12 | Fairchild Semiconductor Corporation | High output current buffer |
| RU2384937C1 (ru) * | 2008-08-12 | 2010-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Комплементарный дифференциальный усилитель с управляемым усилением |
-
2013
- 2013-01-11 RU RU2013101657/08A patent/RU2523947C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU36590U1 (ru) * | 2003-10-27 | 2004-03-10 | Затыльский Лев Васильевич | Выходной каскад широкополосного усилителя мощности |
| US7411455B2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-08-12 | Fairchild Semiconductor Corporation | High output current buffer |
| RU2384937C1 (ru) * | 2008-08-12 | 2010-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Комплементарный дифференциальный усилитель с управляемым усилением |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2677401C1 (ru) * | 2018-03-02 | 2019-01-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Биполярно-полевой буферный усилитель |
| RU2766868C1 (ru) * | 2021-09-08 | 2022-03-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Арсенид-галлиевый буферный усилитель |
| RU2767976C1 (ru) * | 2021-09-09 | 2022-03-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) | Арсенид-галлиевый выходной каскад усилителя мощности |
| RU2773912C1 (ru) * | 2022-02-07 | 2022-06-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) | Арсенид-галлиевый выходной каскад быстродействующего операционного усилителя |
| RU2789482C1 (ru) * | 2022-03-17 | 2023-02-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО" | Двухтактный арсенид-галлиевый буферный усилитель с малой зоной нечувствительности амплитудной характеристики |
| RU2788498C1 (ru) * | 2022-03-18 | 2023-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационных разработок ВАО" | Арсенид-галлиевый буферный усилитель на полевых и биполярных p-n-p транзисторах |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013101657A (ru) | 2014-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2624565C1 (ru) | Инструментальный усилитель для работы при низких температурах | |
| RU2523124C1 (ru) | Мультидифференциальный операционный усилитель | |
| RU2566963C1 (ru) | Дифференциальный входной каскад быстродействующего операционного усилителя для кмоп-техпроцессов | |
| RU2523947C1 (ru) | Выходной каскад усилителя мощности на основе комплементарных транзисторов | |
| Nowbahari et al. | Analysis of a low power inverting CMOS Schmitt trigger operating in weak inversion | |
| Nagar et al. | Single OTRA based two quadrant analog voltage divider | |
| RU2346388C1 (ru) | Дифференциальный усилитель | |
| Soltany et al. | A novel low power and low voltage bulk-input four-quadrant analog multiplier in voltage mode | |
| RU2536672C1 (ru) | Составной транзистор с малой выходной емкостью | |
| RU2331964C1 (ru) | Преобразователь "напряжение-ток" | |
| RU2595927C1 (ru) | Биполярно-полевой операционный усилитель | |
| RU2384938C1 (ru) | Комплементарный дифференциальный усилитель с управляемым усилением | |
| RU2390912C2 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель | |
| RU2439780C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель | |
| RU2421893C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель | |
| RU2421897C1 (ru) | Управляемый комплементарный дифференциальный усилитель | |
| RU2595923C1 (ru) | Быстродействующий операционный усилитель на основе "перегнутого" каскода | |
| RU2278466C1 (ru) | Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала | |
| RU2517699C1 (ru) | Дифференциальный операционный усилитель с пассивным параллельным каналом | |
| RU2309531C1 (ru) | Дифференциальный усилитель с расширенным диапазоном изменения синфазного сигнала | |
| RU2450425C1 (ru) | Прецизионный операционный усилитель | |
| RU2432666C1 (ru) | Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания | |
| RU2234797C1 (ru) | Операционный усилитель | |
| RU2530263C1 (ru) | Быстродействующий истоковый повторитель напряжения | |
| RU2784047C1 (ru) | Быстродействующий двухтактный буферный усилитель на комплементарных полевых транзисторах |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150112 |