RU2572375C1 - Двойной каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот - Google Patents
Двойной каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572375C1 RU2572375C1 RU2014145056/08A RU2014145056A RU2572375C1 RU 2572375 C1 RU2572375 C1 RU 2572375C1 RU 2014145056/08 A RU2014145056/08 A RU 2014145056/08A RU 2014145056 A RU2014145056 A RU 2014145056A RU 2572375 C1 RU2572375 C1 RU 2572375C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- source
- drain
- transistor
- gate
- output
- 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. Техническим результатом является расширение диапазона рабочих частот без ухудшения коэффициента усиления по напряжению в диапазоне средних частот. Двойной каскодный усилитель содержит: входной транзистор, исток которого связан с первой шиной источника питания, а затвор через разделительный конденсатор соединен со входом устройства и через вспомогательный двухполюсник связан с первым источником напряжения смещения, первый выходной транзистор, сток которого соединен с выходом устройства и через двухполюсник нагрузки подключен ко второй шине источника питания, а затвор через вспомогательный резистор связан со вторым источником напряжения смещения, второй выходной транзистор, сток которого соединен с истоком первого выходного транзистора, исток подключен к стоку входного транзистора, а затвор связан с третьим источником напряжения смещения, причем между затвором первого выходного транзистора и стоком входного транзистора включен корректирующий конденсатор. 6 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 (стоковую) цепь выходного транзистора [1-20]. Для некоторого повышения верхней граничной частоты в таких КУ используются двойные каскоды [21-25].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является КУ, представленный в патентной заявке US 2014/0043102, фиг. 3. Он содержит (фиг. 1) входной транзистор 1, исток которого связан с первой 2 шиной источника питания, а затвор через разделительный конденсатор 3 соединен со входом устройства 4 и через вспомогательный двухполюсник 5 связан с первым 6 источником напряжения смещения, первый 7 выходной транзистор, сток которого соединен с выходом устройства 8 и через двухполюсник нагрузки 9 подключен ко второй 10 шине источника питания, а затвор через вспомогательный резистор 11 связан со вторым 12 источником напряжения смещения, второй 13 выходной транзистор, сток которого соединен с истоком первого 7 выходного транзистора, исток подключен к стоку входного транзистора 1, а затвор связан с третьим 14 источником напряжения смещения.
Существенный недостаток известного КУ, фиг. 1, архитектура которого присутствует также в других КУ [21-25], состоит в том, что он имеет недостаточно высокие значения верхней граничной частоты (fв). Это обусловлено отрицательным влиянием на fв паразитной емкости затвор-сток (Сзс) его выходного транзистора. Численные значения Сзс для технологических процессов, имеющих, например, повышенную радиационную стойкость, или устройств с повышенной выходной мощностью 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 его коэффициента усиления по напряжению в диапазоне средних частот.
Поставленная задача решается тем, что в каскодном усилителе, фиг. 1, содержащем входной транзистор 1, исток которого связан с первой 2 шиной источника питания, а затвор через разделительный конденсатор 3 соединен со входом устройства 4 и через вспомогательный двухполюсник 5 связан с первым 6 источником напряжения смещения, первый 7 выходной транзистор, сток которого соединен с выходом устройства 8 и через двухполюсник нагрузки 9 подключен ко второй 10 шине источника питания, а затвор через вспомогательный резистор 11 связан со вторым 12 источником напряжения смещения, второй 13 выходной транзистор, сток которого соединен с истоком первого 7 выходного транзистора, исток подключен к стоку входного транзистора 1, а затвор связан с третьим 14 источником напряжения смещения, предусмотрены новые элементы и связи: между затвором первого 7 выходного транзистора и стоком входного транзистора 1 включен корректирующий конденсатор 15.
Схема усилителя-прототипа показана на фиг. 1.
На фиг. 2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения.
На фиг. 3 представлена схема заявляемого устройства фиг. 2 в среде Cadence на моделях интегральных транзисторов XFab.
На фиг. 4 представлена амплитудно-частотная характеристика коэффициента усиления по напряжению КУ фиг. 3 с корректирующим конденсатором 15 (заявляемое устройство) и без корректирующего конденсатора 15 (прототип). Из данных графиков следует, что верхняя граничная частота заявляемого устройства расширяется в 1,6 раза.
На фиг. 5 показана схема заявляемого устройства фиг. 2 в среде Cadence на моделях интегральных SiGe интегральных транзисторов.
На фиг. 6 представлена амплитудно-частотная характеристика коэффициента усиления по напряжению КУ фиг. 5 с корректирующим конденсатором 15 (заявляемое устройство) и без корректирующего конденсатора 15 (прототип). Из данных графиков следует, что верхняя граничная частота заявляемого устройства расширяется в 1,6 раза.
Двойной каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот фиг. 2 содержит входной транзистор 1, исток которого связан с первой 2 шиной источника питания, а затвор через разделительный конденсатор 3 соединен со входом устройства 4 и через вспомогательный двухполюсник 5 связан с первым 6 источником напряжения смещения, первый 7 выходной транзистор, сток которого соединен с выходом устройства 8 и через двухполюсник нагрузки 9 подключен ко второй 10 шине источника питания, а затвор через вспомогательный резистор 11 связан со вторым 12 источником напряжения смещения, второй 13 выходной транзистор, сток которого соединен с истоком первого 7 выходного транзистора, исток подключен к стоку входного транзистора 1, а затвор связан с третьим 14 источником напряжения смещения. Между затвором первого 7 выходного транзистора и стоком входного транзистора 1 включен корректирующий конденсатор 15. Паразитный конденсатор 16 моделирует влияние на работу схемы КУ емкости сток-затвор транзистора 7.
Рассмотрим работу КУ фиг. 2.
В области высоких частот, на амплитудно-частотную характеристику КУ, фиг. 2, начинает влиять емкость C16 паразитного конденсатора 16 в цепи стока транзистора 7. При этом для схемы фиг. 2 справедливо следующее уравнение:
где 
- комплекс тока через паразитный конденсатор 16;
Если выбрать сопротивление вспомогательного резистора 11 значительно больше, чем входное сопротивление транзистора 13 по цепи истока, то ток стока транзистора 7
где αi≈1 - коэффициент усиления по току истока i-го транзистора (7 и 13);
Таким образом, в выходной цепи устройства 8 обеспечивается взаимная компенсация токов 
.
В конечном итоге при выполнении условия (2) диапазон рабочих частот КУ фиг. 2 расширяется. Данный вывод подтверждается результатами компьютерного моделирования фиг. 4.
Таким образом, заявляемое схемотехническое решение каскодного усилителя характеризуется более широким диапазоном рабочих частот.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент US 5.502.420.
2. Патент US 5.510.745, fig. 5а, 54, 56, 59, 61, 64, 66.
3. Патент US 6.392.492, fig. 1.
4. Патент US 5.914.640, fig. 2.
5. Патент US 4.342.967, fig. 1.
6. Патент US 6.825.723, fig. 3.
7. Заявка на патент US 2006/0248408.
8. Патент US 7.098.743, fig. 4e.
9. Патент ES 2.079.397, fig. 9.
10. Патент US 7.023.281, fig. 2b.
11. Заявка на патент US 2005/0248408.
12. Заявка на патент US 2005/0225397, fig. 3.
13. Патент US 7.113.043, fig. 2.
14. Патент US 7.098.743, fig. 4.
15. Патент US 6.278.329.
16. Патент US 6.204.728, fig. 4a.
17. Патент US 5.451.906, fig. 2.
18. Патент US 4.151.483, fig. 2.
19. Патент US 4.021.749, fig. 2.
20. Патент GB 1.431.481.
21. Заявка на патент US 2014/0043102, fig. 3, 4.
22. Патент US 3.882.410, fig. 4, 5, 8.
23. Патент US 5.510.745, fig. 32.
24. Заявка на патент US 2006/0119435, fig. 3.
25. Патент US 4.021.749, fig. 6.
Claims (1)
- Двойной каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот, содержащий входной транзистор (1), исток которого связан с первой (2) шиной источника питания, а затвор через разделительный конденсатор (3) соединен со входом устройства (4) и через вспомогательный двухполюсник (5) связан с первым (6) источником напряжения смещения, первый (7) выходной транзистор, сток которого соединен с выходом устройства (8) и через двухполюсник нагрузки (9) подключен ко второй (10) шине источника питания, а затвор через вспомогательный резистор (11) связан со вторым (12) источником напряжения смещения, второй (13) выходной транзистор, сток которого соединен с истоком первого (7) выходного транзистора, исток подключен к стоку входного транзистора (1), а затвор связан с третьим (14) источником напряжения смещения, отличающийся тем, что между затвором первого (7) выходного транзистора и стоком входного транзистора (1) включен корректирующий конденсатор (15).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014145056/08A RU2572375C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Двойной каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014145056/08A RU2572375C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Двойной каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2572375C1 true RU2572375C1 (ru) | 2016-01-10 |
Family
ID=55072122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014145056/08A RU2572375C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Двойной каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2572375C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050248408A1 (en) * | 2002-06-13 | 2005-11-10 | Linear Technology Corporation | Ultra-wideband constant gain CMOS amplifier |
| US20060119435A1 (en) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | Hyoung-Seok Oh | Triple cascode power amplifier of inner parallel configuration with dynamic gate bias technique |
| RU2390912C2 (ru) * | 2008-04-04 | 2010-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Каскодный дифференциальный усилитель |
| US20140043102A1 (en) * | 2012-08-08 | 2014-02-13 | Qualcomm Incorporated | Multi-cascode amplifier bias techniques |
| RU2513486C1 (ru) * | 2012-09-24 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Широкополосный каскодный усилитель |
-
2014
- 2014-11-06 RU RU2014145056/08A patent/RU2572375C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050248408A1 (en) * | 2002-06-13 | 2005-11-10 | Linear Technology Corporation | Ultra-wideband constant gain CMOS amplifier |
| US20060119435A1 (en) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | Hyoung-Seok Oh | Triple cascode power amplifier of inner parallel configuration with dynamic gate bias technique |
| RU2390912C2 (ru) * | 2008-04-04 | 2010-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Каскодный дифференциальный усилитель |
| US20140043102A1 (en) * | 2012-08-08 | 2014-02-13 | Qualcomm Incorporated | Multi-cascode amplifier bias techniques |
| RU2513486C1 (ru) * | 2012-09-24 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Широкополосный каскодный усилитель |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20170141735A1 (en) | Variable gain amplifier with improved power supply noise rejection | |
| JP2019532595A5 (ru) | ||
| US7649411B2 (en) | Segmented power amplifier | |
| US9214898B2 (en) | Triple cascode power amplifier | |
| JP2014175763A (ja) | 可変利得増幅回路 | |
| JP2017531407A5 (ru) | ||
| US9214904B2 (en) | Differential power amplifier using mode injection | |
| TWI644512B (zh) | 可變增益放大器及其方法 | |
| RU2572375C1 (ru) | Двойной каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот | |
| RU2568317C1 (ru) | Широкополосная цепь смещения статического уровня в транзисторных каскадах усиления и преобразования сигналов | |
| RU2583760C1 (ru) | Биполярно-полевой операционный усилитель | |
| JP2014517582A (ja) | 増幅回路および受信チェーン | |
| RU2460206C1 (ru) | Каскодный свч-усилитель с малым напряжением питания | |
| US20160036396A1 (en) | Power Amplifier, and Method of the Same | |
| RU2475942C1 (ru) | Широкополосный дифференциальный усилитель | |
| RU2568316C1 (ru) | Дифференциальный усилитель с расширенным частотным диапазоном | |
| RU2571369C1 (ru) | Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном | |
| RU2652504C1 (ru) | Быстродействующий дифференциальный операционный усилитель | |
| JP6845680B2 (ja) | アナログスイッチ回路 | |
| RU2568780C1 (ru) | Каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот | |
| RU2572388C1 (ru) | Транзисторный усилитель с расширенным частотным диапазоном | |
| RU2572376C1 (ru) | Каскодный усилитель с расширенным диапазоном рабочих частот | |
| RU2530263C1 (ru) | Быстродействующий истоковый повторитель напряжения | |
| RU2651221C1 (ru) | Дифференциальный усилитель токов | |
| JP6336775B2 (ja) | 利得可変型増幅器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161107 |