RU2617930C1 - Cascode amplifier of type general drain - general base - Google Patents
Cascode amplifier of type general drain - general base Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617930C1 RU2617930C1 RU2016113797A RU2016113797A RU2617930C1 RU 2617930 C1 RU2617930 C1 RU 2617930C1 RU 2016113797 A RU2016113797 A RU 2016113797A RU 2016113797 A RU2016113797 A RU 2016113797A RU 2617930 C1 RU2617930 C1 RU 2617930C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- circuit
- base
- effect transistor
- field
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
- H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
- H03F1/0211—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the supply voltage or current
- H03F1/0244—Stepped control
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/50—Amplifiers in which input is applied to, or output is derived from, an impedance common to input and output circuits of the amplifying element, e.g. cathode follower
- H03F3/505—Amplifiers in which input is applied to, or output is derived from, an impedance common to input and output circuits of the amplifying element, e.g. cathode follower with field-effect devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве базового схемного узла в специализированных устройствах приемопередачи радиосигналов, в схемах специализированных усилителей постоянного тока (УПТ) и других схемах преобразования сигналов с пониженным электропитанием.The invention relates to electronics and can be used as a basic circuit node in specialized devices for receiving and transmitting radio signals, in circuits of specialized direct current amplifiers (DCTs) and other circuits for converting signals with reduced power supply.
Известны схемы операционных усилителей с полевыми транзисторами в паре с биполярными в составе каскодной схемы на входах. Например, в схеме операционного усилителя (ОУ) фирмы Analog Devices типа ADA4610 в первом каскаде усиления в составе дифференциального усилителя (ДУ) постоянного тока неявно применена схема каскодного усилителя (каскода) типа «Общий сток - Общая база» (ОС-ОБ), состоящего из входного полевого транзистора типа JFet с каналом р-типа, исток которого нагружен эмиттерным переходом биполярного транзистора n-р-n-типа. Так как оба каскода ОС-ОБ работают параллельно в составе ДУ, их стоки соединены вместе и нагружены на эмиттерный повторитель. Коллекторы n-р-n транзисторов обоих каскодов имеют нагрузкой идентичные ветви токового зеркала, что обусловливает высокий коэффициент усиления первого каскада ОУ. Такое включение в составе УПТ не снижает напряжение питания и не позволяет выявить свойства отдельного каскада такого типа и оценить его применение в обозначенных целях в сфере радиосвязи.Known circuits for operational amplifiers with field effect transistors paired with bipolar as part of a cascode circuit at the inputs. For example, in the circuit of an operational amplifier (op amp) of Analog Devices type ADA4610 in the first amplification stage as part of a differential amplifier (DC) of a direct current, the circuit of the cascode amplifier (cascode) of the type “Common drain - Common base” (OS-OB), consisting of from an input JFet type field effect transistor with a p-type channel, the source of which is loaded with an emitter junction of an n-p-n-type bipolar transistor. Since both OS-OB cascodes operate in parallel as part of the remote control, their drains are connected together and loaded on an emitter follower. The collectors of npn transistors of both cascodes have a load identical to the branches of the current mirror, which leads to a high gain of the first cascade of op-amps. Such inclusion in the structure of the CTF does not reduce the supply voltage and does not allow to identify the properties of an individual cascade of this type and evaluate its use for the indicated purposes in the field of radio communications.
Известна схема каскодного усилителя, примененного в усилителе высокой частоты приемника прямого усиления (Журнал «Радио», №№7, 8 за 1981 г. Ю. Степанян «Блок ВЧ приемника прямого усиления»). Каскодный усилитель типа ОК-ОБ состоит из двух биполярных транзисторов разной проводимости, эмиттеры которых соединены накоротко, что позволило исключить из эмиттерных цепей низкоомные резисторы и дало хорошую чувствительность при снижении энергопотребления. Поскольку второй транзистор каскодного усилителя имеет заземление базы по высокой частоте, эффект Миллера устранен, устройство стабильно и не склонно к самовозбуждению. Недостатками данной схемы можно считать относительно высокий нижний предел напряжения питания, необходимость дополнительных схемных элементов для создания режимов работы обоих транзисторов по постоянному току и связи между каскадами, нерешенность задачи автоматической регулировки усиления, а также зависимость входного сопротивления каскода от тока питания, и, следовательно, от усиления.The known scheme cascode amplifier used in the high frequency amplifier of a direct gain receiver (Journal of Radio, No. 7, 8 for 1981, Y. Stepanyan "Block RF receiver direct amplification"). A cascode amplifier of the OK-OB type consists of two bipolar transistors of different conductivity, the emitters of which are short-circuited, which made it possible to exclude low-impedance resistors from the emitter circuits and gave good sensitivity while reducing power consumption. Since the second transistor of the cascode amplifier has a base ground at a high frequency, the Miller effect is eliminated, the device is stable and not prone to self-excitation. The disadvantages of this circuit can be considered a relatively high lower limit of the supply voltage, the need for additional circuit elements to create the operation modes of both transistors for direct current and communication between stages, the unresolved problem of automatic gain control, as well as the dependence of the input resistance of the cascode on the supply current, and therefore from gain.
Известна схема каскодного усилителя типа ОС-ОБ (Горошков Б. И. Радиоэлектронные устройства: Справочник. - М.: Радио и связь, 1984, с. 95, рис. 2.43в), состоящего из р-канального полевого транзистора с р-n переходом и биполярного транзистора n-р-n-типа, база которого соединена с общим проводом, а коллектор - через нагрузку Rн - с плюсом питания. Исток полевого транзистора соединен с минусом питания, а на затвор подается входное напряжение. Эффект Миллера при таком включении является несущественным, а использование полевого транзистора с р-n переходом в качестве входного позволяет снизить минимальные напряжения питания схемы. Недостатком данной схемы является необходимость дополнительных элементов для создания режимов работы транзисторов по постоянному току и разделения каскадов по постоянному току (данные элементы в источнике отсутствуют, но в их отсутствие схема неработоспособна; формат справочника позволяет не показывать дополнительные элементы на схемах). Кроме того, в схеме не предусмотрена автоматическая регулировка усиления.A known circuit cascode amplifier type OS-OB (Goroshkov B. I. Radio-electronic devices: a Handbook. - M .: Radio and communications, 1984, S. 95, Fig. 2.43c), consisting of a p-channel field-effect transistor with p-n transition and bipolar transistor n-p-n-type, the base of which is connected to a common wire, and the collector through the load Rn - with a plus power. The source of the field effect transistor is connected to the minus power, and the input voltage is applied to the gate. The Miller effect with this inclusion is insignificant, and the use of a field effect transistor with a pn junction as input allows you to reduce the minimum supply voltage of the circuit. The disadvantage of this scheme is the need for additional elements for creating DC transistors operating modes and dividing DC cascades (these elements are absent in the source, but the circuit is inoperative in their absence; the directory format allows not to show additional elements on the circuits). In addition, the circuit does not provide automatic gain control.
Предлагаемое изобретение направлено на создание каскодного усилителя с пониженным электропитанием, совместимого по напряжению питания с современными микропроцессорами, универсального для построения других специальных схем преобразования сигналов без необходимости подбора используемых полевых транзисторов по напряжению отсечки и начальному току.The present invention is directed to the creation of a cascode amplifier with reduced power supply, compatible in supply voltage with modern microprocessors, universal for constructing other special signal conversion circuits without the need to select the used field-effect transistors for cut-off voltage and initial current.
Техническим результатом изобретения является упрощение каскадирования и возможность управления усилением с помощью встроенного в АРУ интеллекта без усложнения источника питания.The technical result of the invention is to simplify the cascading and the ability to control the gain using the built-in intelligence in the AGC without complicating the power source.
Указанный технический результат достигается каскодным усилителем, содержащим n - канальный полевой транзистор с р-n переходом и биполярный транзистор p-n-р типа, эмиттер которого соединен накоротко с истоком полевого транзистора, а коллектор через нагрузку гальванически соединен с минусом питания, причем сток нолевого транзистора соединен с общим проводом, в котором, в отличие от прототипа, затвор полевого транзистора через импеданс входной цепи гальванически соединен с минусом питания, а база биполярного транзистора соединена с источником напряжения смещения.The indicated technical result is achieved by a cascode amplifier containing an n-channel field effect transistor with a pn junction and a pn-p type bipolar transistor, the emitter of which is short-circuited to the source of the field-effect transistor, and the collector is galvanically connected to the supply minus through the load, and the drain of the zero transistor is connected with a common wire, in which, unlike the prototype, the gate of the field-effect transistor is galvanically connected to the supply minus via the input circuit impedance, and the base of the bipolar transistor is connected to the source of the offset voltage.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена электрическая схема каскодного усилителя типа ОС-ОБ, на фиг. 2 - пример каскадирования схемы фиг. 1.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is an electrical diagram of a cascode amplifier type OS-OB; FIG. 2 is an example of cascading the circuit of FIG. one.
Каскодный усилитель (фиг. 1) содержит n-канальный полевой транзистор с р-n переходом 1, биполярный транзистор p-n-р типа 2, импеданс нагрузки в его коллекторной цепи 3 (резистивный, индуктивный или параллельный колебательный контур) и импеданс входной цепи 4.The cascode amplifier (Fig. 1) contains an n-channel field effect transistor with a
Усилитель (фиг. 1) работает следующим образом. На затвор полевого транзистора 1, служащий входом усилителя, подается сигнал источника с нулевой постоянной составляющей напряжения (от вторичной обмотки согласующего трансформатора, индуктивности антенной цепи или параллельного колебательного контура). Нагрузкой каскада с общим стоком (истокового повторителя) на n-канальном полевом транзисторе с р-n переходом 1 является переход эмиттер-база биполярного транзистора 2 р-n-р типа, включенного по схеме с общей базой. Его база подключена к источнику базового смещения Есм. В зависимости от напряжения источника питания и выбора смещения базы транзистора 2 транзистор 1 может работать на любом участке его вольтамперной характеристики (ВАХ), вплоть до начала ВАХ, где он работает как переменное сопротивление, управляемое потенциалом затвора. В любом случае ток транзистора 1, а следовательно, и транзистора 2, определяется пересечением нагрузочной кривой (ветвь входной характеристики каскада с общей базой) с соответствующей ветвью ВАХ транзистора 1. Таким образом, коэффициент усиления каскада определяется формулой: K=S*Z*α; где α=1-1/β, S - крутизна ВАХ транзистора 1 в точке пересечения ВАХ, Z - импеданс нагрузки для частоты сигнала, а β - усиление для малого сигнала по току транзистора 2. Напряжение смещения базы транзистора 2 управляет режимом усилителя. Повышение этого напряжения смещает рабочую точку полевого транзистора 1 в начало ВАХ, снижая ток стока, коэффициент усиления и напряжение на стоке. При этом повышается входное и выходное сопротивление и снижается уровень собственных шумов полевого транзистора. Таким образом, предлагаемая схема каскодного усилителя позволяет путем выбора напряжения смещения базы снижать шумовые характеристики схемы.The amplifier (Fig. 1) works as follows. The gate of the field-
На фиг. 2 показан пример каскадного соединения трех каскодных усилителей типа ОС-ОБ. Для первого каскада импедансом входной цепи является параллельный LC-контур, состоящий из емкости С и индуктивности L, сопротивлением нагрузки - параллельное соединение индуктивности L1 и входного сопротивления следующего каскада. Для второго и последующего каскадов импедансом входной цепи является параллельное соединение выходной цепи предыдущего каскада и индуктивности L2. Нагрузкой последнего каскада является индуктивность Li, индуктируемая активным сопротивлением нагрузки R. Как следует из схемы фиг. 2, высокое входное и выходное сопротивление каскода, а также низкое сопротивление истока и эмиттерного перехода транзисторов обеспечивают возможность секционного экранирования каскадов с разделением транзисторов одного каскада по низкоомной цепи исток - эмиттер, с объединением транзисторов соседних каскадов в одной секции экрана по высокоомным точкам выхода и входа. Это позволяет легко избежать самовозбуждения, когда нужна большая чувствительность приема. В предложенной схеме каскадирования индуктивности могут быть заменены полосовыми LC-фильтрами или параллельными LC-контурами.In FIG. 2 shows an example of a cascade connection of three cascode amplifiers of the OS-OB type. For the first stage, the input circuit impedance is a parallel LC circuit, consisting of capacitance C and inductance L, and load resistance is a parallel connection of the inductance L1 and the input resistance of the next stage. For the second and subsequent stages, the input circuit impedance is a parallel connection of the output circuit of the previous stage and the inductance L2. The load of the last stage is the inductance Li, induced by the load resistance R. As follows from the circuit of FIG. 2, the high input and output impedance of the cascade, as well as the low resistance of the source and emitter junction of the transistors provide the possibility of sectional shielding of cascades with the separation of transistors of one cascade along the low-resistance source-emitter circuit, with the combination of transistors of adjacent cascades in one section of the screen at high-impedance points of output and input . This allows you to easily avoid self-excitation when you need more sensitivity. In the proposed cascading scheme, inductors can be replaced by band-pass LC filters or parallel LC circuits.
Указанный технический результат достигается в изобретении благодаря следующему.The specified technical result is achieved in the invention due to the following.
Поскольку р-n переход полевого транзистора смещен закрывающим потенциалом затвора, постоянная составляющая напряжения коллектор-эмиттер транзистора 2 находится в области от напряжения его насыщения до напряжения отсечки транзистора 1, следовательно, при соответствующем выборе типа транзистора 1 каскод ОС-ОБ может работать, начиная с напряжения питания в 1 В или менее в случае германиевого биполярного транзистора 2.Since the pn junction of the field-effect transistor is biased by the gate closing potential, the DC voltage component of the collector-emitter of
Выбор рабочего режима схемы с помощью напряжения смещения базы транзистора 2 позволяет в пределах типа транзистора 1 достигать нужных параметров схемы, что может быть также просто сделано заменой напряжения смещения базы напряжением системы автоматической регулировки усиления. Простота каскадирования и управления усилением демонстрируется схемой фиг. 2.The choice of the operating mode of the circuit using the bias voltage of the base of the
Снижение шумовых характеристик схемы достигается выбором напряжения смещения базы биполярного транзистора.Reducing the noise characteristics of the circuit is achieved by selecting the bias voltage of the base of the bipolar transistor.
Универсальность схемного узла для преобразования сигналов достигается использованием базы транзистора 2 в качестве второго входа по переменному току. Например, при подаче сигнала гетеродина на базу со смещением каскода в область нелинейности, схема работает как амплитудный модулятор.The versatility of the circuit node for converting signals is achieved by using the base of
Таким образом, предложенный каскодный усилитель типа ОС-ОБ является универсальным схемным узлом для построения специальных схем преобразования сигналов с пониженным электропитанием, с низкими шумовыми характеристиками. Изобретение обеспечивает упрощение каскадирования и управления усилением без необходимости подбора используемых полевых транзисторов.Thus, the proposed cascode amplifier type OS-OB is a universal circuit node for constructing special signal conversion circuits with reduced power supply, with low noise characteristics. EFFECT: simplification of cascading and gain control without the necessity of selecting used field-effect transistors.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113797A RU2617930C1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Cascode amplifier of type general drain - general base |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113797A RU2617930C1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Cascode amplifier of type general drain - general base |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2617930C1 true RU2617930C1 (en) | 2017-04-28 |
Family
ID=58697551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016113797A RU2617930C1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Cascode amplifier of type general drain - general base |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2617930C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU208111U1 (en) * | 2021-07-29 | 2021-12-02 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ | ANALOG SIGNAL SWITCH |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3449682A (en) * | 1967-01-20 | 1969-06-10 | Hitachi Ltd | Integrated-cascode amplifier with improved frequency characteristic |
US5343166A (en) * | 1993-08-26 | 1994-08-30 | Pass Laboratories, Inc. | Efficient high fidelity audio power amplifier |
RU94037489A (en) * | 1994-10-05 | 1996-09-10 | Воронежский государственный университет | Linearized balanced amplifier |
-
2016
- 2016-04-11 RU RU2016113797A patent/RU2617930C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3449682A (en) * | 1967-01-20 | 1969-06-10 | Hitachi Ltd | Integrated-cascode amplifier with improved frequency characteristic |
US5343166A (en) * | 1993-08-26 | 1994-08-30 | Pass Laboratories, Inc. | Efficient high fidelity audio power amplifier |
RU94037489A (en) * | 1994-10-05 | 1996-09-10 | Воронежский государственный университет | Linearized balanced amplifier |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Горошков Б.И., Радиоэлектронные устройства, Москва, Радио и связь, 1984, с.95, рис. 2.43в. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU208111U1 (en) * | 2021-07-29 | 2021-12-02 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ | ANALOG SIGNAL SWITCH |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5884154A (en) | Low noise mixer circuit having passive inductor elements | |
CN101036288B (en) | Dual bias control circuit and its control method | |
US9991853B2 (en) | Dual operation mode power amplifier | |
US10985715B2 (en) | Power amplifier circuit | |
US10574196B2 (en) | Amplifier device | |
US10910999B2 (en) | Bias circuit | |
US10291189B2 (en) | Amplification circuit | |
US4590437A (en) | High frequency amplifier | |
CN111030605B (en) | Gain compression compensation circuit of radio frequency power amplifier | |
US6239659B1 (en) | Low power gain controlled amplifier with high dynamic range | |
US20040124924A1 (en) | Active load device that enables biasing of a very wide band distributed amplifier circuit with gain control | |
US8558605B1 (en) | Frequency mixer topology providing high linearity, low noise and high gain | |
US9621139B2 (en) | Single phase differential conversion circuit, balun, switch, and communication device | |
RU2617930C1 (en) | Cascode amplifier of type general drain - general base | |
KR100425757B1 (en) | Variable gain amplifier | |
US11114982B2 (en) | Power amplifier circuit | |
US10727789B2 (en) | Power amplification circuit | |
US9660587B2 (en) | Power amplifier | |
KR20220138383A (en) | Amplifier with improved isolation | |
US20070146078A1 (en) | Selective amplifier | |
JP2012004777A (en) | High-frequency amplifier | |
JP2003163555A (en) | High-frequency variable gain amplifier and communication equipment | |
CN106026930B (en) | A kind of low-power consumption high-conversion-gain passive frequency mixer | |
US20030058045A1 (en) | Power control in RF amplifiers | |
GB1076924A (en) | Electrically tunable insulated gate field transistor circuits |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200412 |