×
20.12.2015
216.013.9b40

Результат интеллектуальной деятельности: КАСКОДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С РАСШИРЕННЫМ ЧАСТОТНЫМ ДИАПАЗОНОМ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области радиотехники и связи. Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот каскодного усилителя без ухудшения коэффициента усиления по напряжению. Устройство содержит входной преобразователь «напряжение-ток», токовый выход которого соединен с эмиттером выходного транзистора, источник напряжения смещения, подключенный к базе выходного транзистора, двухполюсник коллекторной нагрузки, включенный между шиной источника питания и выходом устройства, который связан с коллектором выходного транзистора. Выход устройства соединен со входом дополнительного усилителя тока через дополнительный корректирующий конденсатор, причем выход дополнительного усилителя тока подключен к эмиттеру выходного транзистора. 5 ил.

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 (или индуктивной) нагрузкой, включенной в коллекторную цепь выходного транзистора - каскада с общей базой [1-21].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является КУ фиг. 1 по патенту Испании ES 2.079.397, fig. 9.

Существенный недостаток известного КУ, архитектура которого присутствует также во многих других патентах [1-21], состоит в том, что он имеет недостаточно высокие значения верхней граничной частоты (fв по уровню -3 дБ). Это обусловлено отрицательным влиянием паразитных емкостей на подложку (Cп) выходного транзистора и его емкостью коллектор-база (Cкб). Численные значения Cп и Cкб 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 без ухудшения коэффициента усиления по напряжению.

Поставленная задача решается тем, что в каскодном усилителе фиг. 1, содержащем входной преобразователь «напряжение-ток» 1, токовый выход которого соединен с эмиттером выходного транзистора 2, источник напряжения смещения 3, подключенный к базе выходного транзистора 2, двухполюсник коллекторной нагрузки 4, включенный между шиной источника питания 5 и выходом устройства 6, который связан с коллектором выходного транзистора 2, предусмотрены новые элементы и связи - выход устройства 6 соединен со входом дополнительного усилителя тока 7 через дополнительный корректирующий конденсатор 8, причем выход дополнительного усилителя тока 7 подключен к эмиттеру выходного транзистора 2.

Схема усилителя-прототипа показана на чертеже фиг. 1. Схема фиг. 1б имеет типовое построение преобразователя «напряжение-ток» 1. На чертеже фиг. 2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с пп. 1 и 2 формулы изобретения.

На чертеже фиг. 3 представлена схема заявляемого устройства фиг. 2 в среде PSpice на моделях интегральных транзисторов ОАО «НИИ Пульсар» с конкретным выполнением основных функциональных узлов.

На чертеже фиг. 4 показана амплитудно-частотная характеристика коэффициента усиления по напряжению КУ фиг. 3 при разных значениях емкости корректирующего конденсатора Cк (конденсатора 8 - в обозначениях фиг. 2). Из данных графиков следует, что диапазон рабочих частот заявляемого каскодного усилителя расширяется более чем в 5 раз.

Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном фиг. 2 содержит входной преобразователь «напряжение-ток» 1, токовый выход которого соединен с эмиттером выходного транзистора 2, источник напряжения смещения 3, подключенный к базе выходного транзистора 2, двухполюсник коллекторной нагрузки 4, включенный между шиной источника питания 5 и выходом устройства 6, который связан с коллектором выходного транзистора 2. Выход устройства 6 соединен со входом дополнительного усилителя тока 7 через дополнительный корректирующий конденсатор 8, причем выход дополнительного усилителя тока 7 подключен к эмиттеру выходного транзистора 2. Паразитный конденсатор 9 моделирует влияние на fв паразитной емкости на подложку транзистора 2, а также емкости нагрузки, а паразитный конденсатор 10 - емкости коллектор-база транзистора 2.

На чертеже фиг.2, в соответствии с п. 2 формулы изобретения, дополнительный усилитель тока 7 имеет низкое входное и высокое выходное сопротивления, а его коэффициент передачи по току больше единицы.

Рассмотрим работу КУ фиг. 2.

В области высоких частот, на амплитудно-частотную характеристику КУ фиг. 2 начинает влиять паразитная емкость на подложку 9 в цепи коллектора транзистора 2 и емкость 10 коллектор-база транзистора 2, через которые протекают составляющие паразитных токов:

где , - комплексы токов через паразитные конденсаторы 9 и 10;

- комплекс напряжения на выходе устройства 6;

- комплексное сопротивление паразитного конденсатора 9 на частоте сигнала ω;

- комплексное сопротивление паразитного конденсатора 10 на частоте сигнала ω.

Напряжение создает в дополнительном корректирующем конденсаторе 8 комплекс тока

где - комплекс сопротивления дополнительного корректирующего конденсатора 8.

Приращение тока через конденсатор 8 передается в эмиттер, а затем в коллектор транзистора 2. Поэтому в коллекторной цепи транзистора 2 обеспечивается взаимная компенсация суммы токов и тока коллектора транзистора 2: , где α2 - коэффициент усиления по току эмиттера выходного транзистора 2, Ki - коэффициент усиления по току дополнительного усилителя тока 7 (Ki≥1). Действительно, в достаточно широком диапазоне частот в схеме фиг. 2 можно обеспечить равенство

Поэтому необходимая для повышения fв емкость дополнительного корректирующего конденсатора 8 рассчитывается по формуле

где Kiα2>1.

В конечном итоге при выполнении условия (4) 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. 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 №7.113.043 fig. 2

9. Патентная заявка США 2006/0033562

10. Патентная заявка США 2006/0132242

11. Патентная заявка США 2006/0119435

12. Патентная заявка США 2005/0248408

13. Патент США №6.204.728

14. Патент США №6.278.329

15. Патентная заявка США 2005/0225397

16. Патент США №5.451.906

17. Патент США №7.098.743 fig. 1

18. Патент Англии GB №1431481 fig. 2

19. Патент США №6.515.547 fig. 2

20. Патентная заявка US 2010/0283543 fig. 1

21. Патент ES 2.079.397, fig. 9.


КАСКОДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С РАСШИРЕННЫМ ЧАСТОТНЫМ ДИАПАЗОНОМ
КАСКОДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С РАСШИРЕННЫМ ЧАСТОТНЫМ ДИАПАЗОНОМ
КАСКОДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С РАСШИРЕННЫМ ЧАСТОТНЫМ ДИАПАЗОНОМ
КАСКОДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С РАСШИРЕННЫМ ЧАСТОТНЫМ ДИАПАЗОНОМ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 121-130 of 245 items.
20.02.2015
№216.013.2794

Пешеходный переход

Изобретение относится к области регулирования дорожного движения. Нерегулируемый пешеходный переход состоит из пешеходной дорожки на проезжей части автодороги, обозначенной по краям на тротуарах дорожными знаками. На их опоры устанавливаются видеокамеры, совмещенные с устройством для измерения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541589
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.02.2015
№216.013.281a

Прецизионный аналого-цифровой интерфейс для работы с резистивными микро- и наносенсорами

Изобретение относится к области измерительной техники и может использоваться в структуре различных датчиковых систем, в которых используются резистивные сенсоры, изменяющие свое сопротивление под физическим воздействием окружающей среды (давление, деформация, свет, температура, радиация, состав...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541723
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.02.2015
№216.013.28da

Источник опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещённой зоны

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения, значение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541915
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.02.2015
№216.013.2b26

Способ определения драпируемости материалов для одежды

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано для определения драпируемости материалов для одежды. Для этого пробу материала в форме круга с заранее размеченными осями в продольном и поперечном направлениях фиксируют на основном диске в центре с иглой. Сверху...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542503
Дата охранного документа: 20.02.2015
27.02.2015
№216.013.2e36

Управляемый избирательный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах фильтрации радиосигналов, телевидении, радиолокации и т.п. Техническим результатом является уменьшение общего энергопотребления за счет повышения добротности АЧХ ИУ и его коэффициента усиления по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543298
Дата охранного документа: 27.02.2015
10.03.2015
№216.013.3124

Пассажирское кресло с энергопоглощающей спинкой

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к системам, обеспечивающим пассивную безопасность пассажиров при столкновениях пассажирских транспортных средств. Пассажирское кресло с энергопоглощающей спинкой состоит из основания, подушки и спинки с подлокотником. Подушка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544048
Дата охранного документа: 10.03.2015
10.04.2015
№216.013.38fe

Многозначный сумматор по модулю k

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики, связи. Техническим результатом является повышение быстродействия устройств преобразования информации. Многозначный сумматор по модулю k содержит: первый (1) и второй (2) токовые входы устройства, токовый выход (3) устройства,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546078
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.38ff

Источник опорного напряжения на основе утроенной ширины запрещенной зоны кремния

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей и других элементов автоматики. Достигаемым техническим результатом является повышение выходного напряжения источника...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546079
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3902

Многозначный сумматор по модулю k

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики, связи и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи и обработки цифровой информации и т.п. Технический результат - повышение быстродействия устройств преобразования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546082
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3903

Температурно стабильный радиационно стойкий источник опорного напряжения на основе дифференциальной пары полевых транзисторов

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики. Техническим результатом является возможность регулировать выходное напряжение в широких пределах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546083
Дата охранного документа: 10.04.2015
Showing 121-130 of 262 items.
13.01.2017
№217.015.8c5d

Биполярно-полевой операционный усилитель на основе "перегнутого" каскода

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат - уменьшение напряжения смещения нуля. Биполярно-полевой операционный усилитель содержит входной дифференциальный каскад, общая истоковая цепь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604684
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.8da0

Конструкция теплозащитного пакета с внутренней кулисой

Предлагаемое техническое решение относится к швейной промышленности и может использоваться при изготовлении верхней одежды с несвязным утеплителем, обеспечивая заданный уровень качества готовых изделий. Конструкция теплозащитного пакета с внутренней кулисой содержит два слоя материала оболочки:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604856
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.b3bb

Дифференциальный операционный усилитель с малым напряжением питания

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления широкополосных сигналов. Техническим результатом является расширение диапазона изменения выходного напряжения устройства до уровней, близких к напряжениям на положительной и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613842
Дата охранного документа: 21.03.2017
25.08.2017
№217.015.b473

Автоматизированная автобусная остановка

Изобретение относится к области регулирования дорожного движения. Автоматизированная автобусная остановка состоит из остановочной площадки для автобусов, переходно-скоростной полосы для торможения и разгона, посадочной площадки, площадки ожидания (павильон для пассажиров), тротуаров и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614159
Дата охранного документа: 23.03.2017
25.08.2017
№217.015.b502

Планарная индуктивность

Изобретение относится к пассивной элементной базе устройств радиотехники и связи и может найти широкое применение в различных усилителях, смесителях и RLC-фильтрах ВЧ и СВЧ диапазонов, радиоприемниках и радиопередатчиках и т.п. Технический результат: увеличение численных значений L планарной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614188
Дата охранного документа: 23.03.2017
25.08.2017
№217.015.b5e3

Способ оценки деформационных свойств ниточных соединений деталей швейных изделий

Изобретение относится к швейной промышленности и может использоваться при определении посадки и стягивания слоев сшиваемого материала при оценке продольной деформации ниточных соединений деталей швейных изделий. Для этого используют определение величины посадки и стягивания прямолинейного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614727
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b96a

Биполярно-полевой мультидифференциальный операционный усилитель

Изобретение относится к области радиоэлектроники. Технический результат: повышение коэффициента усиления по напряжению разомкнутого мультидифференциального операционного усилителя при сохранении высокой стабильности нулевого уровня. Для этого предложен биполярно-полевой мультидифференциальный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615071
Дата охранного документа: 03.04.2017
25.08.2017
№217.015.b973

Прецизионный двухкаскадный дифференциальный операционный усилитель

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве прецизионного устройства усиления сигналов. Технический результат заключается в повышении коэффициента усиления дифференциального сигнала в разомкнутом состоянии двухкаскадного ОУ до уровня 90÷400 дБ....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615070
Дата охранного документа: 03.04.2017
25.08.2017
№217.015.b9ac

Rs-триггер

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат: создание RS-триггера, в котором внутреннее преобразование информации производится в многозначной токовой форме сигналов. Для этого предложен RS-триггер, который содержит первый 1 (S) и второй 2 (R) логические входы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615069
Дата охранного документа: 03.04.2017
25.08.2017
№217.015.b9bd

Биполярно-полевой дифференциальный операционный усилитель

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат: повышение разомкнутого коэффициента усиления по напряжению операционного усилителя (ОУ) при сохранении высоких показателей по стабильности напряжения смещения нуля. Для этого предложен биполярно-полевой дифференциальный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615068
Дата охранного документа: 03.04.2017
+ добавить свой РИД