RU2568780C1 - Cascade amplifier with expanded range of working frequencies - Google Patents
Cascade amplifier with expanded range of working frequencies Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568780C1 RU2568780C1 RU2014144579/08A RU2014144579A RU2568780C1 RU 2568780 C1 RU2568780 C1 RU 2568780C1 RU 2014144579/08 A RU2014144579/08 A RU 2014144579/08A RU 2014144579 A RU2014144579 A RU 2014144579A RU 2568780 C1 RU2568780 C1 RU 2568780C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- transistor
- output transistor
- collector
- additional
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
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, широкополосных и избирательных усилителях ВЧ и СВЧ диапазонов, реализуемых по новым и перспективным технологиям).The invention relates to the field of radio engineering and communication and can be used as a device for amplifying analog signals in the structure of analog microcircuits for various functional purposes (for example, broadband and selective amplifiers of the high and microwave ranges, implemented by new and promising technologies).
В современной микроэлектронике находят широкое применение классические каскодные усилители (КУ) с резистивной (или резистивно-индуктивной) нагрузкой, включенной в коллекторную (стоковую) цепь выходного транзистора [1-32].In modern microelectronics, classical cascode amplifiers (KUs) with a resistive (or resistive-inductive) load included in the collector (drain) circuit of the output transistor are widely used [1-32].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является КУ, представленный в патенте US 6.825.723 fig. 6. Он содержит (фиг. 1) первый 1 и второй 2 входные транзистора, эмиттеры которых объединены и подключены к первой шине 3 источника питания через токостабилизирующий двухполюсник 4, а базы связаны с соответствующими первым 5 и вторым 6 входами устройства, первый 7 выходной транзистор, коллектор которого связан со второй 8 шиной источника питания через первый 9 двухполюсник нагрузки и соединен с первым 10 выходом устройства, эмиттер подключен к коллектору первого 1 входного транзистора, а база связана с источником напряжения смещения 11, второй 12 выходной транзистор, коллектор которого связан со второй 8 шиной источника питания через второй 13 двухполюсник нагрузки и соединен со вторым 14 выходом устройства, эмиттер подключен к коллектору второго 2 входного транзистора, а база связана с источником напряжения смещения 11.The closest in technical essence to the claimed device is KU, presented in patent US 6.825.723 fig. 6. It contains (Fig. 1) the first 1 and second 2 input transistors, the emitters of which are combined and connected to the
Существенный недостаток известного КУ, фиг.1, архитектура которого присутствует также в других КУ [1-32], состоит в том, что он имеет недостаточно высокие значения верхней граничной частоты (fв по уровню - 3 дБ). Это обусловлено отрицательным влиянием на fв паразитной емкости на подложку (Сп) и паразитной емкости коллектор - база Скб его выходных транзисторов (7, 8). Численные значения Сп и Скб для ряда технологических процессов, имеющих, например, повышенную радиационную стойкость, являются одним из главных факторов, определяющих частотный диапазон широкополосных усилителей на основе КУ, фиг. 1.A significant drawback of the known KU, figure 1, the architecture of which is also present in other KU [1-32], is that it has not high enough upper cutoff frequency (f in level - 3 dB). This is due to the negative effect on f in the parasitic capacitance on the substrate (C p ) and the stray collector - base Cb base of its output transistors (7, 8). The numerical values of C p and C kb for a number of technological processes having, for example, increased radiation resistance, are one of the main factors that determine the frequency range of broadband amplifiers based on KU, FIG. one.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в расширении диапазона рабочих частот КУ (повышении его fв) без ухудшения коэффициента усиления по напряжению в диапазоне средних частот.The main objective of the invention is to expand the range of operating frequencies KU (increase it f in ) without deterioration of the voltage gain in the medium frequency range.
Дополнительная задача - повышение коэффициента усиления в диапазоне средних частот.An additional task is to increase the gain in the mid-frequency range.
Поставленные задачи решаются тем, что в каскодном усилителе, фиг. 1, содержащем первый 1 и второй 2 входные транзистора, эмиттеры которых объединены и подключены к первой шине 3 источника питания через токостабилизирующий двухполюсник 4, а базы связаны с соответствующими первым 5 и вторым 6 входами устройства, первый 7 выходной транзистор, коллектор которого связан со второй 8 шиной источника питания через первый 9 двухполюсник нагрузки и соединен с первым 10 выходом устройства, эмиттер подключен к коллектору первого 1 входного транзистора, а база связана с источником напряжения смещения 11, второй 12 выходной транзистор, коллектор которого связан со второй 8 шиной источника питания через второй 13 двухполюсник нагрузки и соединен со вторым 14 выходом устройства, эмиттер подключен к коллектору второго 2 входного транзистора, а база связана с источником напряжения смещения 11, предусмотрены новые элементы и связи - база первого 7 выходного транзистора связана с источником напряжения смещения 11 через первый 15 дополнительный резистор, база второго 12 выходного транзистора связана с источником напряжения смещения 11 через второй 16 дополнительный резистор, база первого 7 выходного транзистора соединена с базой первого 17 дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к эмиттеру второго 12 выходного транзистора, база второго 12 выходного транзистора соединена с базой второго 18 дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к эмиттеру первого 7 выходного транзистора, причем эмиттеры первого 17 и второго 18 дополнительных транзисторов связаны со второй 8 шиной источника питания через дополнительный токостабилизирующий двухполюсник 19.The tasks are solved in that in the cascode amplifier, FIG. 1, containing the first 1 and second 2 input transistors, the emitters of which are combined and connected to the
Схема усилителя-прототипа показана на фиг. 1.A prototype amplifier circuit is shown in FIG. one.
На фиг. 2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения.In FIG. 2 presents a diagram of the inventive device in accordance with the claims.
На фиг. 3 представлена схема заявляемого устройства фиг. 2 в среде PSpice на моделях интегральных транзисторов ОАО НЛП «Пульсар».In FIG. 3 is a diagram of the inventive device of FIG. 2 in the environment of PSpice on the models of integrated transistors of OJSC NLP Pulsar.
На фиг. 4 представлена амплитудно-частотная характеристика коэффициента усиления по напряжению КУ, фиг. 3, при разных значениях сопротивлений первого 15 и второго 16 дополнительных резисторов (в обозначениях фиг. 2). Из данных графиков следует, что диапазон рабочих частот заявляемого каскодного усилителя расширяется более чем в 2 раза.In FIG. 4 shows the amplitude-frequency characteristic of the gain of the voltage KU, FIG. 3, with different values of the resistances of the first 15 and second 16 additional resistors (in the notation of Fig. 2). From these graphs it follows that the range of operating frequencies of the inventive cascode amplifier extends more than 2 times.
На фиг. 5 представлена амплитудно-частотная характеристика коэффициента усиления по напряжению КУ фиг. 3 при более высоких значениях сопротивлений первого 15 и второго 16 дополнительных резисторов. Из данных графиков следует, что в данном режиме коэффициент усиления по напряжению заявляемого ДУ может достигать 60-100 дБ. Однако при более высоких значениях сопротивлений первого 15 и второго 16 дополнительных резисторов уменьшается верхняя граничная частота КУ (fв по уровню - 3 дБ).In FIG. 5 shows the amplitude-frequency characteristic of the voltage gain KU of FIG. 3 at higher resistance values of the first 15 and second 16 additional resistors. From these graphs it follows that in this mode, the voltage gain of the claimed remote control can reach 60-100 dB. However, with higher values of the resistances of the first 15 and second 16 additional resistors, the upper boundary frequency of the KU decreases (f in level - 3 dB).
Каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот, фиг. 2, содержит первый 1 и второй 2 входные транзистора, эмиттеры которых объединены и подключены к первой шине 3 источника питания через токостабилизирующий двухполюсник 4, а базы связаны с соответствующими первым 5 и вторым 6 входами устройства, первый 7 выходной транзистор, коллектор которого связан со второй 8 шиной источника питания через первый 9 двухполюсник нагрузки и соединен с первым 10 выходом устройства, эмиттер подключен к коллектору первого 1 входного транзистора, а база связана с источником напряжения смещения 11, второй 12 выходной транзистор, коллектор которого связан со второй 8 шиной источника питания через второй 13 двухполюсник нагрузки и соединен со вторым 14 выходом устройства, эмиттер подключен к коллектору второго 2 входного транзистора, а база связана с источником напряжения смещения 11. База первого 7 выходного транзистора связана с источником напряжения смещения 11 через первый 15 дополнительный резистор, база второго 12 выходного транзистора связана с источником напряжения смещения 11 через второй 16 дополнительный резистор, база первого 7 выходного транзистора соединена с базой первого 17 дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к эмиттеру второго 12 выходного транзистора, база второго 12 выходного транзистора соединена с базой второго 18 дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к эмиттеру первого 7 выходного транзистора, причем эмиттеры первого 17 и второго 18 дополнительных транзисторов связаны со второй 8 шиной источника питания через дополнительный токостабилизирующий двухполюсник 19. На фиг. 2 конденсаторы 21 и 22 моделируют влияние на работу схемы паразитных емкостей на подложку транзисторов 7 и 12, а также емкостей нагрузки. Паразитные конденсаторы 23 и 24 учитывают влияние на работу схемы паразитной емкости коллектор - база соответствующих первого 7 и второго 12 выходных транзисторов. Рассмотрим работу КУ, фиг. 2.A cascode amplifier with an extended operating frequency range, FIG. 2, contains the first 1 and second 2 input transistors, the emitters of which are combined and connected to the
В области высоких частот, на амплитудно-частотную характеристику КУ, фиг. 2, для первого 10 выхода начинают влиять паразитные емкости 21 и 23 в цепи коллектора первого 7 выходного транзистора. При этом для схемы, фиг. 2, справедливы следующие уравнения:In the high-frequency region, on the amplitude-frequency characteristic of the KU, FIG. 2, for the first 10 output, parasitic capacitances 21 and 23 begin to influence the collector circuit of the first 7 output transistor. Moreover, for the circuit, FIG. 2, the following equations are valid:
где
- комплекс напряжения на выходе устройства 10; - voltage complex at the output of the
- комплексное сопротивление паразитного конденсатора 21 на частоте сигнала ω; - the complex resistance of the stray capacitor 21 at a signal frequency ω;
- комплексное сопротивление паразитного конденсатора 23 на частоте сигнала ω. - the complex resistance of the stray capacitor 23 at the frequency of the signal ω.
Комплекс тока
которое преобразуется в ток , где gm17-18 - проводимость передачи каскада на транзисторах 17, 18, gml7-18 ≈ (rэ18+rэ17)-1, rэ17, rэ2 - сопротивления эмиттерных переходов транзисторов 17 и 18.which is converted to current where g m17-18 is the transmission conductivity of the cascade on transistors 17, 18, g ml7-18 ≈ (r e18 + r e17 ) -1 , r e17 , r e2 are the resistance of the emitter junctions of transistors 17 and 18.
Если параметры емкостей конденсаторов 21, 23 удовлетворяют уравнению:If the parameters of the capacitors of the capacitors 21, 23 satisfy the equation:
то в выходной цепи устройства 10 обеспечивается взаимная компенсация токов
В конечном итоге при выполнении условия (3) диапазон рабочих частот КУ, фиг. 2, расширяется. Данный вывод подтверждается результатами компьютерного моделирования фиг. 4.Ultimately, when condition (3) is satisfied, the operating frequency range of the control unit, FIG. 2, expanding. This conclusion is confirmed by the results of computer simulation of FIG. four.
Таким образом, заявляемое схемотехническое решение каскодного усилителя характеризуется более высоким диапазоном рабочих частот.Thus, the claimed circuit design of the cascode amplifier is characterized by a higher range of operating frequencies.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Патент США №3.660.7731. US Patent No. 3,660.773
2. Патент Франции №1.484.3402. French Patent No. 1,484.340
3. Патент ФРГ №1.214.7333. Germany patent No. 1.214.733
4. Патент Англии №1.520.0854. Patent of England No. 1,520.085
5. Патент США №3.482.1775. US Patent No. 3,482.177
6. Патент Англии №1.212.342 Н3Т6. Patent of England No. 1,212.342 Н3Т
7. Патент ФРГ №1.537.5907. German patent No. 1,537.590
8. Патент Франции №1.548.0088. French Patent No. 1,548.008
9. Патент ФРГ №2.418.4559. The patent of Germany No. 2.418.455
10. Патент США №5.185.582 fig. 110. US Patent No. 5.185.582 fig. one
11. Патент США №4.151.483 fig.2, fig. 311. US Patent No. 4,151.483 fig. 2, fig. 3
12. Патент Японии JP 61264806 12. Japan Patent JP 61264806
13. Патент США №3.660.77313. US Patent No. 3,660.773
14. А. СВ. СССР №42745114. A. ST. USSR No. 427451
15. Патент США №6.825.723 fig. 315. US patent No. 6.825.723 fig. 3
16. Патент США №4.151.48416. US Patent No. 4,151.484
17. Патент США №3.882.410 fig. 317. US Patent No. 3,882,410 fig. 3
18. Патентная заявка WO 2004/03020718. Patent application WO 2004/030207
19. Патент США №4.021.749 fig. 219. US patent No. 4.021.749 fig. 2
20. Патент США №3.693.108 fig. 920. US Patent No. 3,693.108 fig. 9
21. Патент США №7.113.043 fig. 221. US patent No. 7.113.043 fig. 2
22. Патентная заявка США 2006/003356222. US Patent Application 2006/0033562
23. Патентная заявка США 2006/013224223. US Patent Application 2006/0132242
24. Патентная заявка США 2006/011943524. US Patent Application 2006/0119435
25. Патентная заявка США 2005/024840825. US Patent Application 2005/0248408
26. Патент США №6.204.72826. US patent No. 6.204.728
27. Патент США №6.278.32927. US Patent No. 6,278.329
28. Патентная заявка США 2005/022539728. US patent application 2005/0225397
29. Патент США №5.451.90629. US Patent No. 5,451.906
30. Патент США №7.098.743 fig. 130. US patent No. 7,098.743 fig. one
31. Патент Англии GB №1431481 fig31. British Patent GB No. 1431481 fig
32. Патент США №6.515.547 fig. 232. US Patent No. 6,515,547 fig. 2
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014144579/08A RU2568780C1 (en) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | Cascade amplifier with expanded range of working frequencies |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014144579/08A RU2568780C1 (en) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | Cascade amplifier with expanded range of working frequencies |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2568780C1 true RU2568780C1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54598147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014144579/08A RU2568780C1 (en) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | Cascade amplifier with expanded range of working frequencies |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2568780C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1141562A1 (en) * | 1983-07-04 | 1985-02-23 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Cascode amplifier |
SU1290487A1 (en) * | 1985-06-28 | 1987-02-15 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Cascode amplifier |
EP2342819B1 (en) * | 2008-10-24 | 2013-08-21 | Saab AB | Cascode amplifier with increased linearity |
-
2014
- 2014-11-05 RU RU2014144579/08A patent/RU2568780C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1141562A1 (en) * | 1983-07-04 | 1985-02-23 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Cascode amplifier |
SU1290487A1 (en) * | 1985-06-28 | 1987-02-15 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Cascode amplifier |
EP2342819B1 (en) * | 2008-10-24 | 2013-08-21 | Saab AB | Cascode amplifier with increased linearity |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2419197C1 (en) | Differential amplifier with increased amplification factor as to voltage | |
RU2428786C1 (en) | Cascode amplifier | |
RU2421879C1 (en) | Differential amplifier with high-frequency compensation | |
RU2427071C1 (en) | Broadband amplifier | |
RU2380824C1 (en) | Alternating current amplifier with controlled amplification | |
RU2536672C1 (en) | Low-output capacitance composite transistor | |
RU2568780C1 (en) | Cascade amplifier with expanded range of working frequencies | |
RU2568317C1 (en) | Broadband bias circuit of static level in transistor stages of amplification and conversion of signals | |
RU2523947C1 (en) | Output stage of power amplifier based on complementary transistors | |
RU2475942C1 (en) | Broadband differential amplifier | |
RU2286005C2 (en) | Broadband amplifier | |
RU2460206C1 (en) | Cascode microwave amplifier with low supply voltage | |
RU2572388C1 (en) | Extended frequency band transistor amplifier | |
RU2515538C1 (en) | Broadband amplifier based on common base (or common emitter) stage | |
RU2571369C1 (en) | Cascode amplifier with extended frequency band | |
RU2321156C1 (en) | Broadband amplifier | |
CN210405325U (en) | Power detector | |
RU2519563C2 (en) | Composite transistor | |
RU2421888C1 (en) | Differential amplifier | |
RU2421893C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2468503C1 (en) | Cascode amplifier | |
RU2439780C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2320078C1 (en) | Complementary differential amplifier | |
RU2422981C1 (en) | Differential ac amplifier | |
RU2421882C1 (en) | Two-cascade hf-amplifier |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161106 |