×
10.06.2014
216.012.d220

СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к составному транзистору, который может быть использован в качестве устройства усиления аналоговых сигналов и в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения. Технический результат заключается в повышении в 8÷10 раз верхней граничной частоты различных усилителей за счет уменьшение входной и выходной емкостей используемого в них составного транзистора. Составной транзистор содержит входной транзистор (1), база которого является базой (2), а эмиттер - эмиттером (3) составного транзистора, выходной транзистор (4), коллектор которого является коллектором (5) составного транзистора, а эмиттер соединен с коллектором входного транзистора (1), при этом в схему введен дополнительный транзистор (6), статический режим которого по току эмиттера устанавливается дополнительным источником опорного тока (7), включенным между первой (8) шиной источника питания и эмиттером дополнительного транзистора (6), причем база дополнительного транзистора (6) соединена с базой входного транзистора (1), его коллектор связан с эмиттером входного транзистора (1), а эмиттер подключен к базе выходного транзистора (4). 1 з.п. ф-лы, 10 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

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).

В современной микроэлектронике находят широкое применение классические каскодные усилители (КУ) с резистивной нагрузкой (фиг.1), включенной в коллекторную цепь входного транзистора - каскада с общим эмиттером [1-15]. Активную часть КУ, содержащую входной 1 и выходной 4 транзисторы, можно рассматривать как составной транзистор (СТ), который может включаться в различные электронные схемы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является составной транзистор в схеме КУ (фиг.1) по патенту US 5.304.946, fig. 14, который показан также на чертеже фиг.2. Он содержит входной транзистор 1, база которого является базой 2, а эмиттер - эмиттером 3 составного транзистора, выходной транзистор 4, коллектор которого является коллектором 5 составного транзистора.

Существенный недостаток известного СТ, архитектура которого присутствует также во многих других каскодных усилителях [1-15], состоит в том, что он обладает сравнительно большими выходной Свых и входной Свх паразитными емкостями, что отрицательно сказывается на диапазоне его рабочих частот в структуре различных усилителей.

Основная задача предполагаемого изобретения состоит в уменьшении входной и выходной емкостей составного транзистора и, как следствие, повышение в 8-10 раз верхней граничной частоты различных усилителей на базе заявляемого СТ.

Поставленная задача решается тем, что в составном транзисторе фиг.1, содержащем входной транзистор 1, база которого является базой 2, а эмиттер - эмиттером 3 составного транзистора, выходной транзистор 4, коллектор которого является коллектором 5 составного транзистора, а эмиттер соединен с коллектором входного транзистора 1, предусмотрены новые элементы и связи - в схему введен дополнительный транзистор 6, статический режим которого по току эмиттера устанавливается дополнительным источником опорного тока 7, включенным между первой 8 шиной источника питания и эмиттером дополнительного транзистора 6, причем база дополнительного транзистора 6 соединена с базой входного транзистора 1, его коллектор связан с эмиттером входного транзистора 1, а эмиттер подключен к базе выходного транзистора 4.

Схема каскодного усилителя на основе составного транзистора-прототипа показана на чертеже фиг.1. На чертеже фиг.2 представлена отдельно схема СТ-прототипа.

На чертеже фиг.3 показан заявляемый СТ в соответствии с п.1 формулы изобретения.

На чертеже фиг.4 представлена схема каскодного усилителя на основе СТ фиг.3, соответствующая п.2 формулы изобретения.

На чертеже фиг.5 представлена схема каскодного усилителя на базе СТ-прототипа фиг.2 (напряжение питания Еп=±5 В, транзисторы TN50S ФГУП НПП «Пульсар»).

На чертеже фиг.6 приведена схема каскодного усилителя на базе предлагаемого СТ фиг.3 (Еп=±5 В, транзисторы TN50S, TP50S ФГУП НПП «Пульсар»).

На чертеже фиг.7 показана зависимость коэффициента усиления по напряжению от частоты для схемы каскодного усилителя на базе СТ-прототипа фиг.5 и КУ с предлагаемым СТ фиг.3 (транзисторы TN50S, TP50S ФГУП НПП «Пульсар). Данный график показывает, что заявляемое устройство имеет в 7-8 раз лучшее значение верхней граничной частоты fB.

На чертеже фиг.8 представлена зависимость комплексного входного сопротивления от частоты для схем каскодного усилителя на базе СТ-прототипа фиг.2 и усилителя с предлагаемым СТ фиг.3 (транзисторы TN50S, ТР508 ФГУП НПП «Пульсар). Данный график показывает, что входная емкость предлагаемого устройства в 3-4 раза меньше, чем в известном СТ.

На чертеже фиг.9 показана схема каскодного усилителя на основе заявляемого СТ, которая имеет близкий к нулю входной статический ток.

На чертеже фиг.10 приведена зависимость входного статического тока сравниваемых схем фиг.5 и фиг.9 от температуры.

Данные графики показывают, что предлагаемая схема имеет значительно меньший входной статический ток, что приближает ее свойства по этому параметру к полевым транзисторам.

Составной транзистор фиг.3 содержит входной транзистор 1, база которого является базой 2, а эмиттер - эмиттером 3 составного транзистора, выходной транзистор 4, коллектор которого является коллектором 5 составного транзистора, а эмиттер соединен с коллектором входного транзистора 1. В схему введен дополнительный транзистор 6, статический режим которого по току эмиттера устанавливается дополнительным источником опорного тока 7, включенным между первой 8 шиной источника питания и эмиттером дополнительного транзистора 6, причем база дополнительного транзистора 6 соединена с базой входного транзистора 1, его коллектор связан с эмиттером входного транзистора 1, а эмиттер подключен к базе выходного транзистора 4.

На чертеже фиг.4, в соответствии с п.2 формулы изобретения, база входного транзистора 1 соединена с источником входного напряжения 9, между первой 8 шиной источника питания и коллектором выходного транзистора 4 включен резистор коллекторной нагрузки 10, а эмиттер входного транзистора 1 соединен по переменному току со второй 11 шиной источника питания через резистор местной обратной связи 12, а также соединен со второй 11 шиной источника питания через токостабилизирующий двухполюсник 13. Конденсатор 14 выполняет классическую роль разделительной емкости.

Рассмотрим работу ДУ фиг.3 в схеме фиг.4.

Приращение напряжения на коллекторе «К» (узел 5) составного транзистора в схеме фиг.4 вызывает изменение тока ic4 через емкость коллектор-база Ск4 выходного транзистора 4. Данный ток поступает в эмиттер, а затем в коллектор транзистора 6:

где αi≈1 - коэффициент усиления по току эмиттера i-гo транзистора.

В эмиттерной цепи транзистора 1 при сопротивлении конденсатора 14 значительно меньшем, чем R12, происходит перераспределение тока α6ic4 между эмиттером транзистора 1 и резистором местной обратной связи 12:

где - коэффициент деления тока iк6 между rэl и R12;

rэl≈20÷30 Ом - сопротивление эмиттерного р-n перехода транзистора 1.

Таким образом, коллекторный ток транзистора 4 и, следовательно, суммарный ток коллектора составного транзистора

iк46α1α4Kdic4, (3)

iкΣ=ic4-iк4=ic4(1-α6α1α4Kd). (4)

Из (4) следует, что эффективная выходная емкость предлагаемого СТ уменьшается

Cэф.к4=(1-α6α1α4Kd)=Cк4(1-Ti), (5)

где Ti6α1α4Kd≈1.

Как следствие, уменьшается эквивалентная постоянная времени коллекторной цепи нагрузки СТ (τэкв) и увеличивается верхняя граничная частота КУ фиг.4 fв:

τэкв=Cк4R10·(1-Ti), (6)

где - верхняя граничная частота в КУ с составным транзистором-прототипом фиг.1.

Данные теоретические выводы подтверждают результаты моделирования, показанные на чертеже фиг.7, - верхняя граничная частота fв увеличивается в 7-8 раз (для техпроцесса ФГУП НПП «Пульсар»).

Вторая замечательная особенность заявляемого СТ - компенсация влияния паразитных емкостей коллектор-база Cкl и Ск6 транзисторов 1 и 6 на входную комплексную проводимость схемы. Действительно эквивалентная входная емкость КУ в схеме фиг.4:

Свхк1(1-Ку1)+Ск6(1-Ку2)<<Ск1, (8)

где - коэффициент передачи напряжения uвх в эмиттер транзистора 4;

- коэффициент передачи напряжения uвх в эмиттер транзистора 1.

Третья замечательная особенность заявляемого СТ - малый входной статический ток, который может быть близок к аналогичному параметру полевых транзисторов:

где Iбl, Iб6 - статические токи базы транзисторов 1 и 6;

βl6 - коэффициенты усиления по току базы транзисторов 1 и 6.

Из (9) следует, что за счет соответствующего выбора статического тока источника опорного тока 7 можно получить нулевой входной ток в схеме фиг.4 и его относительно слабую температурную зависимость (см. фиг.10).

Данные теоретические выводы подтверждают графики фиг.10, из которых следует, что температурные приращения входного тока заявляемого СТ в диапазоне температур 60÷80°С в 9-10 раз меньше, чем в схеме СТ-прототипа.

Таким образом, заявляемое схемотехническое решение СТ характеризуется более высокими значениями верхней граничной частоты, меньшей величиной входной емкости, меньшим уровнем входного статического тока и его температурного дрейфа.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Патент США №6.825.723 fig.3

2. Патент США №4.151.483 fig.2

3. Патент США №4.151.484

4. Патент США №3.882.410 fig.3

5. Патентная заявка WO 2004/030207

6. Патент США №4.021.749 fig.2

7. Патент США №3.693.108 fig.9

8. Патент США №6.278.329

9. Патентная заявка США 2005/0225397

10. Патент США №5.451.906

11. Патент Англии GB №1431481 fig.2

12. Патент US №3.693.108 fig. 9

13. Патент US №4.021.749 fig. 2

14. Патентная заявка US 2005/0225397

15. Патент US №6.278.329.


СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР
СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР
СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР
СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР
СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР
СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР
СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР
СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР
СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР
СОСТАВНОЙ ТРАНЗИСТОР
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 51-60 of 200 items.
10.02.2014
№216.012.a01a

Прецизионный ограничитель спектра

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является уменьшение влияния частоты единичного усиления используемых активных элементов на неравномерность АЧХ ограничителя спектра в полосе пропускания. Прецизионный ограничитель спектра содержит источник входного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506694
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.02.2014
№216.012.a01b

Логический элемент "исключающее или" с многозначным внутренним представлением сигналов

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи информации. Техническим результатом является повышение быстродействия и создание элементной базы вычислительных устройств,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506695
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.02.2014
№216.012.a01c

Мажоритарный элемент с многозначным внутренним представлением сигналов

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики. Техническим результатом является повышение быстродействия мажоритарного элемента. Мажоритарный элемент с многозначным внутренним представлением сигналов содержит первый (1), второй (2) и третий (3) коммутаторы квантов тока I с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506696
Дата охранного документа: 10.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3e8

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах фильтрации радиосигналов, телевидении, радиолокации. Техническим результатом является повышение добротности амплитудно-частотной характеристики избирательного усилителя и его коэффициента усиления по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507675
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3e9

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах фильтрации радиосигналов, телевидении, радиолокации. Техническим результатом является повышение добротности амплитудно-частотной характеристики избирательного усилителя и его коэффициента усиления по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507676
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.03.2014
№216.012.aaab

Входной каскад быстродействующего операционного усилителя

Изобретение относится к устройствам усиления аналоговых сигналов. Техническим результатом является расширение диапазона активной работы входного каскада операционного усилителя (ОУ) для дифференциального сигнала. Входной каскад ОУ содержит первый (1) и второй (2) входные транзисторы, первый (3)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509406
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.03.2014
№216.012.aab1

Логический элемент "и" с многозначным внутренним представлением сигналов

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи информации. Техническим результатом является повышение быстродействия и создание элементной базы вычислительных устройств,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509412
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.03.2014
№216.012.aab2

Логический элемент "и" с многозначным внутренним представлением сигналов

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и может быть использовано в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи информации. Техническим результатом является повышение быстродействия и создание элементной базы вычислительных устройств,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509413
Дата охранного документа: 10.03.2014
27.03.2014
№216.012.af37

Комплементарный входной каскад быстродействующего операционного усилителя

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Техническим результатом является расширение диапазона активной работы входного каскада ОУ для дифференциального сигнала, а также получение граничных напряжений его проходной характеристики i=f(u) на уровне U=1÷2 В, что приводит к повышению...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510570
Дата охранного документа: 27.03.2014
20.04.2014
№216.012.ba86

Логический элемент "2-и" с многозначным внутренним представлением сигналов

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и может использоваться в различных системах автоматического управления, передачи информации и т.п. Технический результат заключается в повышении быстродействия и создании элементной базы вычислительных устройств, работающих на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513478
Дата охранного документа: 20.04.2014
Showing 51-60 of 207 items.
20.06.2013
№216.012.4e7c

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации. Технический результат заключается в повышении добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485674
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e7d

Избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах СВЧ-фильтрации радиосигналов систем сотовой связи, спутникового телевидения, радиолокации и т.п. Технический результат: повышение добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485675
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4ff8

Упругая подвеска с регрессивно-прогрессивной характеристикой

Изобретение относится к машиностроению. Подвеска содержит рычаг и упругий элемент. Рычаг одним концом шарнирно закреплен на корпусе транспортного средства, а другим соединен с осью вращения колеса. На верхней поверхности рычага закреплен выпуклый упор. Упругий элемент выполнен в виде слегка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486065
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.5000

Устройство для предотвращения опрокидывания транспортного средства

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам, снижающим вероятность опрокидывания транспортного средства в поперечной плоскости. Устройство содержит аккумулятор, упругий преобразователь углового положения транспортного средства с маятником и резистивной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486073
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.5013

Устройство для предотвращения опрокидывания транспортного средства

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Удерживающее средство пассажирского салона транспортного средства содержит источник постоянного тока - аккумулятор, преобразователь углового положения транспортного средства. Преобразователь состоит из двух дифференциально соединенных между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486092
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.53bd

Устройство для предотвращения опрокидывания транспортного средства

Изобретение предназначено для предотвращения опрокидывания транспортного средства. Устройство для предотвращения опрокидывания транспортного средства содержит аккумулятор, датчик углового положения (1), блок управления (2), газогенератор (3), пневмоцилиндр (4), поршень, выдвигающийся шток (5) с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487040
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.54dc

Устройство для измерения натяжения троса

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения натяжения троса. Устройство по первому варианту содержит чувствительный элемент в виде S-образного датчика, закрепленный на одном конце рычага, и горизонтально расположенный подшипник для крепления вилки с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487327
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5567

Избирательный усилитель с парафазным выходом

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах фильтрации радиосигналов, телевидении, радиолокации. Технический результат заключается в повышении добротности АЧХ усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса f....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487466
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5568

Устройство для компенсации статических и динамических входных токов дифференциальных каскадов на биполярных транзисторах

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Технический результат заключается в повышении стабильности выходных токов устройства компенсации. Такой результат достигается тем, что устройство для компенсации статических и динамических входных токов дифференциальных каскадов на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487467
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.56bc

Система повышения устойчивости транспортного средства против опрокидывания

Изобретение относится к устройствам безопасности и предназначено для предотвращения опрокидывания транспортного средства. Система повышения устойчивости транспортного средства содержит аккумулятор (6), маятник (1), расположенный вертикально, встроенный в пол (9) транспортного средства, пружину...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487812
Дата охранного документа: 20.07.2013
+ добавить свой РИД