RU2568317C1 - Broadband bias circuit of static level in transistor stages of amplification and conversion of signals - Google Patents
Broadband bias circuit of static level in transistor stages of amplification and conversion of signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568317C1 RU2568317C1 RU2014142723/08A RU2014142723A RU2568317C1 RU 2568317 C1 RU2568317 C1 RU 2568317C1 RU 2014142723/08 A RU2014142723/08 A RU 2014142723/08A RU 2014142723 A RU2014142723 A RU 2014142723A RU 2568317 C1 RU2568317 C1 RU 2568317C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- emitter
- transistor
- bias circuit
- static level
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в устройствах усиления аналоговых ВЧ и СВЧ сигналов, в структуре аналоговых микросхем различного функционального назначения (например, в качестве промежуточных каскадов широкополосных операционных усилителей, реализуемых по новым и перспективным технологиям).The invention relates to the field of radio engineering and communication and can be used in amplifiers for analogue RF and microwave signals, in the structure of analog microcircuits for various functional purposes (for example, as intermediate stages of broadband operational amplifiers implemented by new and promising technologies).
В современной микроэлектронике в качестве промежуточных каскадов аналоговых микросхем находят широкое применение цепи согласования статического уровня, реализуемые на основе эмиттерных или истоковых повторителей напряжений [1-12], а также более сложных сочетаниях активных и пассивных компонентов [7, 8, 10, 11]. Как правило, их основная задача - обеспечить смещение на 1÷5 В статического уровня без потерь усиления на высоких частотах. На практике, особенно для цепей смещения в устройствах СВЧ диапазона данная задача не имеет удовлетворительного решения из-за влияния выходной паразитной емкости, которая обусловлена емкостями коллектор - база и емкостью на подложку выходных транзисторов схемы.In modern microelectronics, as the intermediate stages of analog microcircuits, static level matching chains are widely used, implemented on the basis of emitter or source voltage followers [1-12], as well as more complex combinations of active and passive components [7, 8, 10, 11]. As a rule, their main task is to provide an offset of 1–5 V of the static level without loss of gain at high frequencies. In practice, especially for bias circuits in microwave devices, this problem does not have a satisfactory solution because of the influence of the output stray capacitance, which is caused by the collector-base capacitances and the capacitance on the substrate of the output transistors of the circuit.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является цепь смещения (ЦС), фиг. 1, по патенту US 4.551.642.Closest to the technical nature of the claimed device is a bias circuit (DS), FIG. 1, according to patent US 4,551.642.
Существенный недостаток известного устройства, архитектура которого присутствует также во многих широкополосных усилителях, состоит в том, что оно имеет недостаточно высокие значения верхней граничной частоты fв. Это обусловлено отрицательным влиянием паразитных емкостей на подложку (Сп) выходного транзистора и его емкостью коллектор - база (Скб). Численные значения Сп и Скб для технологических процессов, имеющих, например, повышенную радиационную стойкость [13], являются одним из главных факторов, определяющих частотный диапазон широкополосных усилителей на основе ЦС, фиг. 1.A significant drawback of the known device, the architecture of which is also present in many broadband amplifiers, is that it has not high enough upper cutoff frequency f in . This is due to the negative influence of stray capacitance on the substrate (C p ) of the output transistor and its collector-base capacitance (C kb ). The numerical values of C p and C kb for technological processes having, for example, increased radiation resistance [13], are one of the main factors determining the frequency range of broadband amplifiers based on a central oscillator, FIG. one.
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в расширении диапазона рабочих частот цепи смещения статического уровня.The main objective of the invention is to expand the operating frequency range of the static level bias circuit.
Поставленная задача решается тем, что в цепи смещения статического уровня, фиг. 1, содержащей входной транзистор 1, база которого соединена с источником входного сигнала 2, коллектор подключен к первой 3 шине питания, а эмиттер через согласующий резистор 4 соединен с выходом устройства 5, вспомогательный транзистор 6, коллектор которого подключен к выходу устройства 5, эмиттер через токостабилизирующий двухполюсник 7 связан со второй 8 шиной источника питания, а база соединена с источником напряжения смещения 9, корректирующий конденсатор 10, неинвертирующий усилитель напряжения 11, вход которого подключен к выходу устройства 5, предусмотрены новые элементы и связи - выход неинвертирующего усилителя напряжения 11 связан с эмиттером вспомогательного транзистора 6 через корректирующий конденсатор 10.The problem is solved in that in the bias circuit of the static level, FIG. 1, containing the
Схема ЦС-прототипа показана на фиг. 1.A diagram of the CA prototype is shown in FIG. one.
На фиг. 2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения. In FIG. 2 presents a diagram of the inventive device in accordance with the claims.
На фиг. 3 приведена схема фиг. 2 в среде Cadence на моделях интегральных SiGe транзисторов техпроцесса SG25H1.In FIG. 3 is a diagram of FIG. 2 in the Cadence environment on models of integrated SiGe transistors of the SG25H1 process technology.
На фиг. 4 показана логарифмическая амплитудно-частотная характеристика коэффициента передачи ЦС, фиг. 3, при разных значениях корректирующего конденсатора Ск. Из анализа данных графиков следует, что диапазон рабочих частот ЦС, фиг. 3, расширяется в 5 раз.In FIG. 4 shows the logarithmic amplitude-frequency response of the transmission coefficient of the DS, FIG. 3, at different values of the correction capacitor C to . From the analysis of these graphs it follows that the range of operating frequencies of the CA, FIG. 3, expands 5 times.
На фиг. 5 приведена схема ЦС, фиг. 2, в среде PSpice на моделях интегральных транзисторов ОАО «НПП Пульсар».In FIG. 5 is a diagram of a CA, FIG. 2, in the environment of PSpice on models of integrated transistors of OJSC NPP Pulsar.
На фиг. 6 показана логарифмическая амплитудно-частотная характеристика коэффициента передачи ЦС, фиг. 5, при разных значениях емкости корректирующего конденсатора Ск (10). Из анализа данных графиков следует, что диапазон рабочих частот ЦС, фиг. 5, расширяется более чем в 5 раз.In FIG. 6 shows the logarithmic amplitude-frequency response of the transmission coefficient of the DS, FIG. 5, at different values of the capacitance of the correction capacitor C to (10). From the analysis of these graphs it follows that the range of operating frequencies of the CA, FIG. 5, expands more than 5 times.
На фиг. 7 приведена схема ЦС, фиг. 2, в среде PSpice на моделях интегральных транзисторов для случая, когда в выходной цепи имеется дополнительная паразитная емкость нагрузки С3=1пФ.In FIG. 7 is a diagram of a CA, FIG. 2, in the environment of PSpice on models of integrated transistors for the case when the output circuit has an additional parasitic load capacitance C 3 = 1pF.
На фиг. 8 показана логарифмическая амплитудно-частотная характеристика коэффициента передачи ЦС, фиг. 7, при разных значениях емкости корректирующего конденсатора Ск (10). Из анализа данных графиков следует, что диапазон рабочих частот ЦС, фиг. 7, расширяется в 7 раз.In FIG. 8 shows a logarithmic amplitude-frequency response of a transmission coefficient of a DS, FIG. 7, at different values of the capacitance of the correction capacitor C to (10). From the analysis of these graphs it follows that the operating frequency range of the CA, FIG. 7, expands 7 times.
Широкополосная цепь смещения статического уровня в транзисторных каскадах усиления и преобразования сигналов, фиг. 2, содержит входной транзистор 1, база которого соединена с источником входного сигнала 2, коллектор подключен к первой 3 шине питания, а эмиттер через согласующий резистор 4 соединен с выходом устройства 5, вспомогательный транзистор 6, коллектор которого подключен к выходу устройства 5, эмиттер через токостабилизирующий двухполюсник 7 связан со второй 8 шиной источника питания, а база соединена с источником напряжения смещения 9, корректирующий конденсатор 10, неинвертирующий усилитель напряжения 11, вход которого подключен к выходу устройства 5. Выход неинвертирующего усилителя напряжения 11 связан с эмиттером вспомогательного транзистора 6 через корректирующий конденсатор 10. Конденсатор 12 в схеме, фиг. 2, моделирует влияние на работу ЦС паразитных емкостей схемы, связанных с выходом устройства 5.The broadband static level bias circuit in the transistor amplification and signal conversion stages, FIG. 2, contains an
Рассмотрим работу ЦС, фиг. 2.Consider the operation of the CA, FIG. 2.
В области высоких частот, на амплитудно-частотную характеристику ЦС, фиг. 2, начинает влиять конденсатор 12 в выходной цепи 5, через который протекает составляющая тока
где
- комплексное сопротивление конденсатора 12 на частоте сигнала ω. - the complex resistance of the capacitor 12 at the frequency of the signal ω.
Напряжение
где Ку - коэффициент передачи по напряжению неинвертирующего усилителя напряжения 11.where K y is the voltage transfer coefficient of the
Поэтому комплекс тока через корректирующий конденсатор 10 равен:Therefore, the current complex through the
где
Приращение тока через конденсатор 10 передается в эмиттер, а затем в коллектор транзистора 6. Как следствие, в выходной цепи устройства 5 при выполнении условия The current increment through the
обеспечивается взаимная компенсация двух токов
В конечном итоге это расширяет диапазон рабочих частот ЦС, фиг. 2 ,в 5÷7 раз. Данный вывод подтверждается компьютерным моделированием ЦС (фиг. 4, фиг. 6, фиг. 8).Ultimately, this extends the operating frequency range of the DS, FIG. 2, 5-7 times. This conclusion is confirmed by computer simulation of the CA (Fig. 4, Fig. 6, Fig. 8).
Таким образом, заявляемое схемотехническое решение ЦС характеризуется более широким диапазоном рабочих частот.Thus, the claimed circuit design solution of the CA is characterized by a wider range of operating frequencies.
Источники информацииInformation sources
1. Патент US 5.929.7101. Patent US 5.929.710
2. Патент US 6.297.685 fig. 5, 62. US Pat. No. 6,297,685 fig. 5, 6
3. Патент US 4.185.2123. Patent US 4.185.212
4. Патент US 4.767.9464. Patent US 4.767.946
5. Патент US 3.985.9545. Patent US 3.985.954
6. Патент US 4.142.1106. Patent US 4.142.110
7. Патент US 7.646.2337. Patent US 7.646.233
8. Патент US 4.080.5398. Patent US 4.080.539
9. Патент US 5.039.8879. Patent US 5.039.887
10. Патент US 4.743.86210. Patent US 4.743.862
11. Патент WO 96/3194811. Patent WO 96/31948
12. Патент US 6.882.294 fig.312. US Patent 6,882,294 fig. 3
13. Элементная база радиационно стойких информационно-измерительных систем: монография / Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, С.Г. Крутчинский; Побщ. ред. д.т.н. проф. Н.Н. Прокопенко; ФГБОУ ВПО «Южно-Рос. гос. ун-т. экономики и сервиса». - Шахты: ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011. - 208 с. 13. The elemental base of radiation-resistant information-measuring systems: monograph / N.N. Prokopenko, O.V. Dvornikov, S.G. Krutchinsky; Total ed. Doctor of Technical Sciences prof. N.N. Prokopenko; FSBEI HPE “South-Ros. state un-t economics and service. " - Mines: FSBEI HPE "URGUES", 2011. - 208 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014142723/08A RU2568317C1 (en) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | Broadband bias circuit of static level in transistor stages of amplification and conversion of signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014142723/08A RU2568317C1 (en) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | Broadband bias circuit of static level in transistor stages of amplification and conversion of signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2568317C1 true RU2568317C1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54597914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014142723/08A RU2568317C1 (en) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | Broadband bias circuit of static level in transistor stages of amplification and conversion of signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2568317C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2634185C1 (en) * | 2016-08-22 | 2017-10-24 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Алмаз" (АО "НПП "Алмаз") | Shf cascade amplifier |
RU2674927C1 (en) * | 2017-04-12 | 2018-12-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) | Noninverting voltage repeater |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2332110A (en) * | 1997-12-02 | 1999-06-09 | Sony Uk Ltd | Voltage level shift circuit |
CA2355956A1 (en) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Level shift circuit |
RU2305893C2 (en) * | 2001-04-18 | 2007-09-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Distortion reducing method and bias voltage circuit |
-
2014
- 2014-10-22 RU RU2014142723/08A patent/RU2568317C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2332110A (en) * | 1997-12-02 | 1999-06-09 | Sony Uk Ltd | Voltage level shift circuit |
CA2355956A1 (en) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Level shift circuit |
RU2305893C2 (en) * | 2001-04-18 | 2007-09-10 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Distortion reducing method and bias voltage circuit |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2634185C1 (en) * | 2016-08-22 | 2017-10-24 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Алмаз" (АО "НПП "Алмаз") | Shf cascade amplifier |
RU2674927C1 (en) * | 2017-04-12 | 2018-12-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) | Noninverting voltage repeater |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2419197C1 (en) | Differential amplifier with increased amplification factor as to voltage | |
RU2624565C1 (en) | Instrument amplifier for work at low temperatures | |
RU2566963C1 (en) | Differential input stage of high-speed operational amplifier for cmos technological processes | |
RU2523124C1 (en) | Multi-differential operational amplifier | |
RU2568317C1 (en) | Broadband bias circuit of static level in transistor stages of amplification and conversion of signals | |
EP3089360A1 (en) | Apparatus and method for improving power supply rejection ratio | |
RU2380824C1 (en) | Alternating current amplifier with controlled amplification | |
RU2536672C1 (en) | Low-output capacitance composite transistor | |
Palomeque-Mangut et al. | Design of robust pseudo-resistors with optimized frequency response | |
RU2475942C1 (en) | Broadband differential amplifier | |
RU2572388C1 (en) | Extended frequency band transistor amplifier | |
RU2571369C1 (en) | Cascode amplifier with extended frequency band | |
RU2460206C1 (en) | Cascode microwave amplifier with low supply voltage | |
RU2583760C1 (en) | Bipolar-field operational amplifier | |
RU2321156C1 (en) | Broadband amplifier | |
RU2568780C1 (en) | Cascade amplifier with expanded range of working frequencies | |
RU2571400C1 (en) | Cascode amplifier with extended frequency band | |
RU2530263C1 (en) | Quick-acting source voltage repeater | |
Jerabek et al. | Electronically controllable square/triangular wave generator with current-controlled differential difference current conveyors | |
RU2421897C1 (en) | Controlled complementary differential amplifier | |
RU2515538C1 (en) | Broadband amplifier based on common base (or common emitter) stage | |
RU2621286C1 (en) | Differential operational amplifier for operating at low temperatures | |
RU2572376C1 (en) | Cascode amplifier with extended operating bandwidth | |
RU2421893C1 (en) | Cascode differential amplifier | |
RU2419187C1 (en) | Cascode differential amplifier with increased zero level stability |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161023 |