SU1001439A1

SU1001439A1 - Broad-band amplifier

Info

Publication number: SU1001439A1
Application number: SU813346366A
Authority: SU
Inventors: Федор Александрович Ермалицкий; Илья Ефимович Залесский
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им.Акад.А.Н.Севченко
Priority date: 1981-10-14
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1983-02-28

Description

1one

Изобретение относитс к радиотехнике и используетс в высокоскоростных систек(ах свмзи и электроизмерительных установках по изучению быстропротекающих процессов в качестве входного и промежуточного усилител линейного тракта системы„The invention relates to radio engineering and is used in high-speed systems (ah svmzi and electrical installations for the study of fast processes as an input and intermediate amplifier of the linear path of the system

Известен широкополосный усилитель, содержащий последовательно включенные каскадные секции, соединенные между собой емкостной св зью и содержащие местную отрицательную обратную св зь (не комплексную) стабилизирует характеристики данного усилител , но приводит к сужению полосы усилени и уменьшению добротности .A wideband amplifier is known that contains cascading sections connected in series, interconnected by capacitive coupling and containing local negative feedback (not complex) stabilizes the characteristics of this amplifier, but leads to a narrowing of the gain band and a decrease in the quality factor.

Известен широкополосный усилитель, содержащий первую каскадную схему, состо щую из первого транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и второго транзистора, включенного по схеме с общей базой, охваченную цепью местной отрицательнойA wideband amplifier is known, which contains a first cascade circuit consisting of a first transistor connected in a common emitter circuit and a second transistor connected in a common base circuit covered by a local negative circuit.

обратной св зи, и третий транзистор включенный по схеме с обцин эмиттером , база которого соединена с коллектором второго транзистора а также содержит цель общей отрицательной обратной св зи последовательного типа, при этом первый и второй транзисторы имеют один тип проводимости а третий транзистор - другой тнп проводимости 2 ),.feedback, and the third transistor is connected according to a circuit with an obtsin emitter, the base of which is connected to the collector of the second transistor and also contains the purpose of a common negative feedback of the series type, the first and second transistors having one type of conductivity and the third transistor having another type of conductivity 2) ,.

Однако присутствие в схеме относительно инерционного каскада с об|||им эмиттером снижает верхнюю граничную частоту усилител и добротность каскада в целом.However, the presence of a relatively inertial cascade with an emitter in the circuit reduces the upper limiting frequency of the amplifier and the quality factor of the cascade as a whole.

Цель изобретени - повышение добротности широкополосного усилител и- максимальное использование площади усилени каждого из транзисторов, вход щих в схему, что эквивалентно увеличению верхней граничной частоты усилени ,The purpose of the invention is to increase the quality factor of the wideband amplifier and to maximize the use of the amplification area of each of the transistors included in the circuit, which is equivalent to an increase in the upper limiting amplification frequency,

Поставленна цель достигаетс тем, что в широкополосный усилитель введен дополнительный транзистор, аклю ченный по схеме с общей базой между коллектором третьего транзистора и выходом широкополосного усилител , образу с третьим транзистором вторуго каскадную схему, причем коллектор дополнительного транзистора чс рез цепь общей отрицательной обратно св зи последовательного типа соедине с эмиттером первого транзистора, при этом дополнительный транзистор имеет тот же тип проводимости, что и тип проводимости третьего транзистора„ На чертеже представлена принципиальна Электрическа схема широног полосного усилител . Усилитель содержит первый, второй , третий транзисторы 1-3 и дополнительный транзистор 4, цепь мест ной отрицательной обратной св зи, состо щую из резистора 5 и конденсатора 6, резистор 7 общей отрицательной обратной св зи последовательного типа, резисторы 8-15, конденсаторы 16-19.фильтров, нагрузочный резистор 20 (или 21)„ К выходу широкополосного усилител может быть подключен коаксиальный кабель 22„ Усилитель работает следующим образоМо Входной сигнал поступает на перву пару каскадносв занных первого и вто рого транзисторов 1 и 2, При передаче фронта импульса действует отрицательна обратна св зь, обусловленна наличием цепи из резистора 5 и конденсатора 6, а именно конденса- тор 6 шунтирует резистор 5 который уменьшает коэффициент усилени на всех частотах Причем шунтирующее де ствие конденсаторов обратно пропорционально частоте усиливаемого сигна ла. Таким образом, за счет наличи этой цепи увеличиваетс площадь усил ни в области высоких частот. Выходное сопротивление каскадной схемы на пор док выше, чем у известных схе с общей базой и общим эмиттером, что также способствует увеличению доброт ности Сигнал, усиленный первым и вторым транзисторами 1 и 2, поступает непосредственно на вход третьего и дополнительного транзисторов 3 и + также соединенных а каскадную схему,. Отсутствие разделительного конденсатора в цепи прохождени сигнала спо .собствует увеличению добротности уси лител , расширению е.го по.посы пропус кани и исключает ,, на вершин© импульса, обусловлен5:ыв переходными процессами в схеме Симметричное построение первой и второй каЬкадных пар позвол ет легко ввести общую отрицательную обратную св зь последовательного типа с выхода усилител на эмиттер первого транзистора 1, так как они оказываютс под примерно одинаковыми потенциалами. Во второй паре транзисторов местна обратна св зь не примен етс , поскольку это не дает возможности восстановить добротность каскада до предельного значени Выигрыш же добротности получаетс за счет использовани общей отрицательной обратной св зи, котора при этом стабилизирует характеристики широкополосной устойчивости,. Вместе с тем она позвол ет согласовать потенциалы входа и выхода , что особенно важно при гальваническом соединении нескольких таких усилительных секций с целью получени большого коэффициента усилени . Выходной сигнал выдел етс на резисторе 20с, При необходимости широкополосный усилитель может работать на коаксиальный кабель 22 с согласованной нагрузкой, что удобно при использовании данного каскада в качестве предусилител сигнала датчика с последующей передачей импульса на вход основного усилител В этом случае номинал резистора 8 второго каскада (он будет играть при этом роль нагрузки первого каскада) с целью согласовани выбирают равным волновому сопротивлению линии передачи, В предлагаемом широкополосном усилителе получен больший коэффициент усилени при меньшем собственном времени нарастани , чем у прототипа, . т.е. данна реализаци обладает более высокой добротностью. При этом необходимо учесть следующие обсто тельства . Добротность широкополосного усилител оценивают как произведение коэффициента усилени К на верхнюю граничную частоту. I --Kufэ--Ku | Но при соединении N каскадов общий коэффициент усилени усилител равен К, где Ку - коэффициент усилени по напр жению одного каскада, а обща гранична частота равна-fn/VN где р) - гранична частота одного каскада. Добротность многокаскадного усилител при этом -оказываетс равной , /т , т.ео возрастает с увеличением числа каскадов в сложном усилителе. В итоге пон тие добротное ти дл сложного усигмтел не отражает истинные частотные и усилительные свойства схемы и особенно степень ис пользовани добротности каждого из вход щих в нее транзисторов. Степень добротности усигмтелей и степень использовани площади усилени каждого из вход щих в усилитель транзисторов оценивают с. помощью фор мул, согласно которым добротность не зависит от числа каскадов: приведенна добротность DM 1 и-- иЦБ б У2оес Кц.5, приведенна добротность на один тран зистор DN-I /Ки(5Б)в T/20g(Ku-0,b5 VI и.-Ьи где W - число транзисторов, вход щих в схему V Предлагаемый широкополосный усили тель обладает более высокой приведен ной добротностью, чем даже усилитель с распределенными параметракв. Кроме того, наиболее полно используетс площадь усилени каждого примен емого транзистора, что свидетельствует об экономичности, так как с ее помощью можно получить требуемые усилительные и частотные характеристики , использу меньшее количество транзистороВо Широкополосный усил тель может быть реализован средствами микроэлектронной технологии„ Итак сфера применени предлагаемого широкополосного усилител может быть зна чительно увеличена, -в результате чего устран етс необходимость разработки р да усилителей с собственным временем нарастани импульса по р дка дес тых долей наносекунд. Использование предлагаемого широк полосного усилител в линейном тракт врем измерительного комплексас пикосекундным разрешением на основе многоканального временного анализатора позвол ет создать аппаратуру, имеющую более высокую чувствительность, чем известна аппаратура, примен ема дл тех же целей о формула изобретени Широкополосный усилитель, содержащий первую каскадную схему, состо щую из первого транзистора, включенного . по схеме с qбщим эмиттером, и второго транзистора, включенного по схеме с общей базой, охваченную цепью местной отрицательной обратной св зи, и третий транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, база которого соединена с коллектором второго транзистора , а также содержащий цепь общей отрицательной обратной св зи последовательного типа, при этом первый и второйтранзисторы имеют один тип проводимости, а третий транзистор другой тип проводимости, отличающийс тем, что,с целью повышени добротности и максимального использовани площади усилени каждого из транзисторов, введен дополнительный транзистор, включенный по .схеме с общей базой между коллектором третьего транзистора и выходом широкополосного усилител , образу с третьим транзистором вторую каскадную схему, причем коллектор дополнительного транзистора через цепь общей отрицательной обратной св зи последовательного типа соединен с эмиттером первого транзистора, при этом дополнительный транзистор имеет тот же тип проводимости, что и тип .проводимости третьего транзистора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.За вка ФРГ № 1512725, кл. Н 03 F 1/+2. 2,Molea М.А,, 1000 MHz broad-band amplifier, Int., J. Electronics, 1979,t6, N Ц, p. (прототил)..The goal is achieved by introducing an additional transistor into the broadband amplifier, connected according to a common base circuit between the collector of the third transistor and the output of the wideband amplifier, forming a second-stage circuit with the third transistor, and the collector of the additional transistor through the common negative feedback of the serial The type is connected to the emitter of the first transistor, while the additional transistor has the same conductivity type as the conductivity type of the third transistor “N The drawing shows the principal electrical circuit of the chronog amplifier. The amplifier contains the first, second, third transistors 1-3 and auxiliary transistor 4, a local negative feedback circuit consisting of a resistor 5 and a capacitor 6, a resistor 7 of the common negative feedback of the series type, resistors 8-15, capacitors 16 -19.filters, load resistor 20 (or 21) “A coaxial cable 22” can be connected to the output of a wideband amplifier. The amplifier works as follows. The input signal is fed to the first pair of cascade-connected first and second transistors 1 and 2. Th wavefront acts negative feedback is due to the presence of a chain resistor 5 and a capacitor 6, namely capacitor 6 Torr shunts resistor 5 which reduces the gain at all frequencies Moreover de Corollary shunt capacitors is inversely proportional to the frequency of the amplified signa la. Thus, due to the presence of this circuit, the amplification area in the high frequency range is increased. The output resistance of the cascade circuit is an order of magnitude higher than that of the well-known common-emitter circuit, which also contributes to increasing the quality factor. The signal, amplified by the first and second transistors 1 and 2, goes directly to the input of the third and additional transistors 3 and + also connected a cascade circuit; The absence of an isolating capacitor in the signal passage circuit facilitates an increase in the quality factor of the amplifier, extends its passage, and eliminates the peak of the pulse, due to the 5: transitions in the circuit. The symmetric construction of the first and second pairs allows introduce a common negative feedback of the series type from the amplifier output to the emitter of the first transistor 1, since they are at approximately the same potential. In the second pair of transistors, local feedback is not used, since it does not allow to restore the quality of the cascade to the limiting value. The gain in quality is obtained by using a total negative feedback, which stabilizes the characteristics of broadband stability. At the same time, it allows the input and output potentials to be matched, which is especially important when electroplating several such amplifier sections in order to obtain a high gain factor. The output signal is allocated to the resistor 20c. If necessary, the broadband amplifier can operate on a coaxial cable 22 with a matched load, which is convenient when using this stage as a preamplifier of the sensor signal and then transmitting a pulse to the input of the main amplifier. In this case, the value of the resistor 8 of the second stage ( it will play the role of the load of the first stage) with the aim of matching choose equal to the impedance of the transmission line, In the proposed broadband amplifier received more a higher gain factor with a shorter intrinsic rise time than that of the prototype,. those. This implementation has a higher quality factor. It is necessary to consider the following circumstances. The quality factor of the wideband amplifier is estimated as the product of the gain K to the upper cut-off frequency. I --Kufe - Ku | But when N cascades are connected, the total gain of the amplifier is K, where Ku is the gain of the voltage of one cascade, and the total cutoff frequency is -fn / VN where p) is the cutoff frequency of one cascade. The quality factor of a multi-stage amplifier is thus equal to / t, i.e., it increases with an increase in the number of stages in a complex amplifier. As a result, the concept of good quality for a complex usigmtel does not reflect the true frequency and amplifying properties of the circuit, and especially the degree of use of the quality factor of each of the transistors included in it. The degree of quality factor of the amplifiers and the degree of use of the amplification area of each of the transistors included in the amplifier are estimated with. using the formulas according to which the quality factor does not depend on the number of cascades: the quality factor DM 1 is given and - iCB b U2oes Kts.5, the quality factor per DN-I / Ci transistor (5B) in T / 20g (Ku-0, b5 VI and.-lu where W is the number of transistors included in the V circuit The proposed broadband amplifier has a higher reduced Q-factor than even an amplifier with distributed parametres. In addition, the amplification area of each transistor used is most fully used, which indicates about profitability, because with its help you can get the required amplification and frequency characteristics using a smaller number of transistor. The wideband amplifier can be implemented by means of microelectronic technology. Thus, the scope of the proposed wideband amplifier can be significantly increased, thus eliminating the need to develop a number of amplifiers with their own rise time for p for tenths of nanoseconds. The use of the proposed wide band amplifier in the linear path time of the measuring set SAS picosecond resolution based on a multichannel time analyzer allows to create the equipment having a higher sensitivity than known apparatus, EMA used for the same purposes of the claims are wideband amplifier comprising a first cascade circuit consisting of a first transistor included. according to a common emitter circuit, and a second transistor connected by a common base circuit, covered by a local negative feedback circuit, and a third transistor connected by a common emitter circuit, the base of which is connected to the collector of the second transistor, and also contains a common negative circuit feedback is of the sequential type, with the first and second transistors having one type of conductivity, and the third transistor having a different type of conductivity, characterized in that, in order to improve the quality factor and maximize the use of In addition to amplifying each of the transistors, an additional transistor connected along a common base between the collector of the third transistor and the output of the broadband amplifier is inserted, forming a second cascade with the third transistor, and the collector of the additional transistor is connected to the emitter via a common negative feedback circuit first transistor, with the additional transistor having the same type of conductivity as the type of conductivity of the third transistor. Sources of information taken into account in the examination 1. For the Germany, No. 1512725, cl. H 03 F 1 / + 2. 2, Molea MA, 1000 MHz broadband amplifier, Int., J. Electronics, 1979, t6, N C, p. (prototyl) ..

Claims

Claim

A broadband amplifier containing a first cascade circuit consisting of a first transistor connected in a circuit with a common emitter and a second transistor connected in a circuit with a common base, covered by a local negative feedback circuit, and a third transistor connected in a circuit with a common emitter whose base is connected to the collector of the second transistor, and also contains a common negative feedback circuit of a sequential type, the first and second transistors having the same conductivity type, and the third transistor d Another type of conductivity, characterized in that, in order to improve the quality factor and maximize the use of the amplification area of each transistor, an additional transistor is inserted, connected in a circuit with a common base between the collector of the third transistor and the output of the wideband amplifier, forming a second cascade circuit with the third transistor, moreover, the additional transistor collector is connected to the emitter of the first transistor through the common negative feedback circuit of the series type, with an additional transistor The torus has the same conductivity type as the third transistor.