RU2571400C1 - Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном - Google Patents
Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571400C1 RU2571400C1 RU2014143947/08A RU2014143947A RU2571400C1 RU 2571400 C1 RU2571400 C1 RU 2571400C1 RU 2014143947/08 A RU2014143947/08 A RU 2014143947/08A RU 2014143947 A RU2014143947 A RU 2014143947A RU 2571400 C1 RU2571400 C1 RU 2571400C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- current
- output transistor
- collector
- transistor
- 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, широкополосных и избирательных усилителях ВЧ и СВЧ диапазонов, реализуемых по новым и перспективным технологиям). Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот КУ без ухудшения коэффициента усиления по напряжению в диапазоне средних частот. Технический результат достигается за счет каскодного усилителя с расширенным частотным диапазоном, который содержит входной преобразователь напряжение-ток (1), токовый выход которого подключен к эмиттеру выходного транзистора (2), неинвертирующий повторитель тока (3), токовый вход которого соединен с базой выходного транзистора (2), а токовый выход связан с эмиттером выходного транзистора (2), выход устройства (4), соединенный с коллектором выходного транзистора (2), резистор коллекторной нагрузки (5), включенный между шиной источника питания (6) и коллектором выходного транзистора (2). В схему введен дополнительный повторитель напряжения (7), вход которого соединен с выходом устройства (4), а выход связан с базой выходного транзистора (2) через дополнительный корректирующий конденсатор (8). 4 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, широкополосных и избирательных усилителях ВЧ и СВЧ диапазонов, реализуемых по новым и перспективным технологиям).
В современной микроэлектронике находят широкое применение классические каскодные усилители (КУ) с резистивной (или резистивно-индуктивной) нагрузкой, включенной в коллекторную (истоковую) цепь выходного транзистора [1-22]. Для некоторого повышения верхней граничной частоты таких КУ используются специальные цепи компенсации емкости коллектор-база Скб выходного транзистора [1-2].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является КУ, рис. 11а, представленный в статье Прокопенко Н.Н., Будякова А.С., Ковбасюка Н.В., Крутчинского С.Г., Савченко Е.М. Методы компенсации основных составляющих выходной емкости транзисторов в аналоговых микросхемах // Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем - 2006. Сборник научных трудов / под общ. ред. А.Л. Стемпковского. М.: ИППМ РАН, 2006. С. 223-228. Он содержит (фиг. 1) входной преобразователь напряжение-ток 1, токовый выход которого подключен к эмиттеру выходного транзистора 2, неинвертирующий повторитель тока 3, токовый вход которого соединен с базой выходного транзистора 2, а токовый выход связан с эмиттером выходного транзистора 2, выход устройства 4, соединенный с коллектором выходного транзистора 2, резистор коллекторной нагрузки 5, включенный между шиной источника питания 6 и коллектором выходного транзистора 2.
Существенный недостаток известного КУ, фиг. 1, архитектура которого присутствует также в других КУ [1, 2], состоит в том, что он имеет недостаточно высокие значения верхней граничной частоты (fв). Это обусловлено отрицательным влиянием паразитной емкости на подложку (Сп) его выходного транзистора, которая в КУ-прототипе не компенсируется. Численные значения Сп для технологических процессов, имеющих, например, повышенную радиационную стойкость, являются одним из главных факторов, определяющих частотный диапазон широкополосных усилителей на основе КУ, фиг. 1.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в расширении диапазона рабочих частот КУ (повышении его fв) без ухудшения коэффициента усиления по напряжению в диапазоне средних частот.
Поставленная задача решается тем, что в каскодном усилителе фиг. 1, содержащем входной преобразователь напряжение-ток 1, токовый выход которого подключен к эмиттеру выходного транзистора 2, неинвертирующий повторитель тока 3, токовый вход которого соединен с базой выходного транзистора 2, а токовый выход связан с эмиттером выходного транзистора 2, выход устройства 4, соединенный с коллектором выходного транзистора 2, резистор коллекторной нагрузки 5, включенный между шиной источника питания 6 и коллектором выходного транзистора 2, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен дополнительный повторитель напряжения 7, вход которого соединен с выходом устройства 4, а выход связан с базой выходного транзистора 2 через дополнительный корректирующий конденсатор 8.
Схема усилителя-прототипа показана на чертеже фиг. 1. На чертеже фиг. 2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения.
На чертеже фиг. 3 представлена схема заявляемого устройства фиг. 2 в среде PSpice на моделях интегральных транзисторов XFab с конкретным выполнением основных функциональных узлов.
На чертеже фиг. 4 представлена амплитудно-частотная характеристика коэффициента усиления по напряжению широкополосного дифференциального усилителя на базе КУ фиг. 3 при разных значениях емкости корректирующего конденсатора Cvar (конденсатора 8 в обозначениях фиг. 2). Из данных графиков следует, что диапазон рабочих частот заявляемого каскодного усилителя расширяется более чем в 2 раза (до 89 ГГц).
Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном фиг. 2 содержит входной преобразователь напряжение-ток 1, токовый выход которого подключен к эмиттеру выходного транзистора 2, неинвертирующий повторитель тока 3, токовый вход которого соединен с базой выходного транзистора 2, а токовый выход связан с эмиттером выходного транзистора 2, выход устройства 4, соединенный с коллектором выходного транзистора 2, резистор коллекторной нагрузки 5, включенный между шиной источника питания 6 и коллектором выходного транзистора 2. В схему введен дополнительный повторитель напряжения 7, вход которого соединен с выходом устройства 4, а выход связан с базой выходного транзистора 2 через дополнительный корректирующий конденсатор 8. Статический режим неинвертирующего повторителя тока 3 может устанавливаться специальным источником напряжения смещения 9. Первый 10 паразитный конденсатор в схеме фиг. 2 моделирует влияние на работу КУ емкости на подложку транзистора 2, входной емкости дополнительного повторителя напряжения 7 и паразитной емкости нагрузки. Второй 11 паразитный конденсатор моделирует влияние на работу схемы КУ емкости коллектор-база транзистора 2.
Рассмотрим работу КУ фиг. 2.
В области высоких частот на амплитудно-частотную характеристику КУ фиг. 2 начинают влиять емкости первого 10 и второго 11 паразитных конденсаторов в цепи коллектора транзистора 2. При этом для схемы фиг. 2 справедливо следующее уравнение:
Ку - коэффициент усиления по напряжению дополнительного повторителя напряжения 7.
Если параметры емкостей конденсаторов 8, 10 и 11 удовлетворяют уравнению:
то в выходной цепи устройства 4 обеспечивается взаимная компенсация токов
,
и
(в уравнении 3: α2≈1 - коэффициент усиления по току эмиттера транзистора 2; Ki - коэффициент усиления по току неинвертирующего повторителя тока 3).
В конечном итоге при выполнении условия (3) диапазон рабочих частот КУ фиг. 2 расширяется. Данный вывод подтверждается результатами компьютерного моделирования фиг. 4.
Таким образом, заявляемое схемотехническое решение каскодного усилителя характеризуется более высоким диапазоном рабочих частот.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Compensation Methods of Basic Transistor Output Capacitance Components in Analog Integrated Circuits / N.N. Prokopenko, S.G. Krutchinsky, A.S. Budyakov, J.M. Savchenko, N.V. Kovbasjuk // Proceeding of the Third International Conference on Circuits and Systems for Communications - ICCSC′06. - Politehnica University, Bucharest, Romania: July 6-7, 2006, - pp. 44-49, рис. 11a
2. Метод собственной компенсации импедансов пассивной коллекторной нагрузки в широкополосных усилителях / Н.Н. Прокопенко, Н.В. Ковбасюк, А.И. Серебряков // Успехи современной радиоэлектроники: Изд-во «Радиотехника». - №9. - 2011. - С. 71-76, рис. 1
3. Патент US 5.502.420
4. Патент US 5.510.745 fig. 5а, 54, 56, 59, 61, 64, 66
5. Патент US 6.392.492 fig. 1
6. Патент US 5.914.640 fig. 2
7. Патент US 4.342.967 (ПТ) fig. 1
8. Патент US 6.825.723 fig. 3
9. Заявка на патент US 2006/0248408
10. Патент US 7.098.743 fig. 4е
11. Патент ES 2.079.397 fig. 9
12. Патент US 7.023.281 fig. 2b
13. Заявка на патент US 2005/0248408
14. 3аявка на патент US 2005/0225397 fig. 3
15. Патент US 7.113.043 fig. 2
16. Патент US 7.098.743 fig. 4
17. Патент US 6.278.329
18. Патент US 6.204.728 fig. 4a
19. Патент US 5.451.906 fig. 2
20. Патент US 4.151.483 fig. 2
21. Патент US 4.021.749 fig. 2
22. Патент GB 1.431.481.
Claims (1)
- Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном, содержащий входной преобразователь напряжение-ток (1), токовый выход которого подключен к эмиттеру выходного транзистора (2), неинвертирующий повторитель тока (3), токовый вход которого соединен с базой выходного транзистора (2), а токовый выход связан с эмиттером выходного транзистора (2), выход устройства (4), соединенный с коллектором выходного транзистора (2), резистор коллекторной нагрузки (5), включенный между шиной источника питания (6) и коллектором выходного транзистора (2), отличающийся тем, что в схему введен дополнительный повторитель напряжения (7), вход которого соединен с выходом устройства (4), а выход связан с базой выходного транзистора (2) через дополнительный корректирующий конденсатор (8).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014143947/08A RU2571400C1 (ru) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014143947/08A RU2571400C1 (ru) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2571400C1 true RU2571400C1 (ru) | 2015-12-20 |
Family
ID=54871345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014143947/08A RU2571400C1 (ru) | 2014-10-30 | 2014-10-30 | Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571400C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6856188B2 (en) * | 2003-05-28 | 2005-02-15 | Texas Instruments Incorporated | Current source/sink with high output impedance using bipolar transistors |
RU2419195C1 (ru) * | 2010-01-18 | 2011-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Каскодный усилитель с парафазным выходом |
RU2421893C1 (ru) * | 2010-05-14 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Каскодный дифференциальный усилитель |
RU2421880C1 (ru) * | 2010-05-13 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Широкополосный усилитель |
RU2428786C1 (ru) * | 2010-05-24 | 2011-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Каскодный усилитель |
-
2014
- 2014-10-30 RU RU2014143947/08A patent/RU2571400C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6856188B2 (en) * | 2003-05-28 | 2005-02-15 | Texas Instruments Incorporated | Current source/sink with high output impedance using bipolar transistors |
RU2419195C1 (ru) * | 2010-01-18 | 2011-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Каскодный усилитель с парафазным выходом |
RU2421880C1 (ru) * | 2010-05-13 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Широкополосный усилитель |
RU2421893C1 (ru) * | 2010-05-14 | 2011-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Каскодный дифференциальный усилитель |
RU2428786C1 (ru) * | 2010-05-24 | 2011-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Каскодный усилитель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Abaci et al. | Modified DVCC based quadrature oscillator and lossless grounded inductor simulator using grounded capacitor (s) | |
Tangsrirat et al. | Tunable floating capacitance multiplier using single fully balanced voltage differencing buffered amplifier | |
RU2566963C1 (ru) | Дифференциальный входной каскад быстродействующего операционного усилителя для кмоп-техпроцессов | |
Özer | Electronically tunable CFTA based positive and negative grounded capacitance multipliers | |
De Marcellis et al. | A novel low-voltage low-power fully differential voltage and current gained CCII for floating impedance simulations | |
Kumar et al. | New CMOS compatible realizations of grounded/floating L, C multiplier and FDNC simulators | |
RU2571400C1 (ru) | Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном | |
RU2479112C1 (ru) | Избирательный усилитель | |
RU2568317C1 (ru) | Широкополосная цепь смещения статического уровня в транзисторных каскадах усиления и преобразования сигналов | |
Ayten et al. | Electronically tunable sinusoidal oscillator circuit with current and voltage outputs | |
Chen et al. | High-input impedance tunable DDCCTA-based voltage-mode universal filter with grounded capacitors and resistors | |
Toker et al. | On the oscillator implementations using a single current feedback op-amp | |
Özer et al. | On the realization of electronically tunable mutually coupled circuit employing voltage differencing current conveyors (VDCCs) | |
Singh et al. | Newly realized grounded capacitance multiplier using single CFDITA | |
Komanapalli et al. | Operational transresistance amplifier based Wienbridge oscillator and its harmonic analysis | |
RU2475942C1 (ru) | Широкополосный дифференциальный усилитель | |
Roongmuanpha et al. | Floating capacitance multiplier realization based on commercially available integrated circuits | |
RU2571369C1 (ru) | Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном | |
RU2488955C1 (ru) | Избирательный усилитель на основе неинвертирующего усилителя тока | |
RU2519563C2 (ru) | Составной транзистор | |
RU2572388C1 (ru) | Транзисторный усилитель с расширенным частотным диапазоном | |
RU2286005C2 (ru) | Широкополосный усилитель | |
Bajer et al. | Voltage-mode quadrature oscillator using VD-DIBA active elements | |
RU2568780C1 (ru) | Каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот | |
RU2572376C1 (ru) | Каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161031 |