Каскодный усилитель Советский патент 1990 года по МПК H03F3/42 

Изобретение относится к радиотех- i Нике и может быть использовано в вы- йоковольтных быстродействующих радиотехнических устройствах различно- го назначения, в частности в осциллографах.

Цель изобретения - повышение быстродействия при сохранении максимального уровня выходного напряжения и расширения выходного динамического диапазона.

На фиг. 1 представлена принципи- Јльная электрическая схема каскодно- fo усилителя; на фиг. 2 - примеры Конкретных реализаций линий задержки (а - в виде двухпроводной линии передачи, б - в виде звена на сосредоточенных индуктивности и емкости); на фиг. 3 - принципиальная электри- веская схема каскодного усилителя с управляемой линией задержки.

Каскодный усилитель содержит входной транзистор 1, N выходных транзисторов 2, N+1 нагрузочных резисто- ров 3, N разделительных конденсаторов 4, N линий 5 задержки, резисторы 6, N дополнительных резисторов 7, N дополнительных разделительных конденсаторов 8.

Каскодный усилитель работает следующим образом.

До подачи усиливаемого сигнала в базу входного транзистора 1 постоянное напряжение равномерно распределяется на транзисторах каскодного усилителя высокоомным делителем напряжения смещения на резисторах 6. Входной сигнал, поступающий в базу транзистора 1, усиливается, инвертирует- ся и с коллектора этого транзистора подается на эмиттер первого выходного транзистора 2, открывая его и все последующие транзисторы. Ток сигнала протекающий через резисторы 3, вызы- вает на них изменение напряжений, которые через N разделительных конденсаторов 4, N линий 5 задержки и N дополнительных конденсаторов 8 передаются на базы соответствующих выход ных транзисторов 2, чем достигается равномерное распределение напряжений необходимое для надежной работы транзисторного каскодного усилителя.

Повышение быстродействия в предложенном усилителе обеспечивается выравниваем задержек воздействия напряжения отрицательной обратной связи по базовым цепям выходных транзисто

5 0

5 0

Q 5 ,,.

5

5

ров 2, что достигается выбором времени задержки N-1 линии задержки равным С , (М-1)-й линии - 2С , и т.д., а первой линии - Mr (Р - время задержки сигнала на переходе коллектор - эмиттер одного транзистора), и способствует одновременному открыванию всех выходных транзисторов 2 до начала действия отрицательной обратной связи. Кроме того, выходное сопротивление каждой линии задержки совместно с дополнительными резисторами 7 представляет собой ускоряющую резис- тивно-емкостную цепь.

Таким образом, быстродействие каскодного усилителя существенно повышается не только путем выравнивания задержек сигнала отрицательной обратной связи по базовым цепям с возбуждающим сигналом по эмиттерным цепям выходных транзисторов 2, но и дополнительным форсированием переходного процесса путем совмещения линиями задержки функций ускоряющих цепей.

Величина максимального выходного напряжения в каскодном усилителе по сравнению с прототипом не уменьшается, так как эквивалентная величина параллельно-последовательного соединения сопротивлений 3 и 7 выбирается

такой же, как и сумма величин сопротивлений нагрузочных резисторов прототипа .

Параметры физической эквивалентной схемы транзистора, а значит, и задержка, вносимая каждым транзистором, являются функциями от амплитуды входных воздействий. Выравнивание задержек сигналов отрицательной обратной связи в диапазоне амплитуд входных сигналов достигается выполнением линий задержек управляемыми. Например, путем выполнения линий задержки на основе LC-звеньев (фиг.З), где емкостными элементами являются варикапы, имеющие противоположный характер изменения своих параметров в сравнении с параметрами транзисторов от амплитуды переменных воздействий. В итоге это способствует сохранению быстродействия в более широком, чем в прототипе, диапазоне выходных амплитуд.

Причем выравнивание задержки сигналов отрицательной обратной связи, кроме повышения быстродействия в более широком диапазоне выходных амплитуд, повышает надежность безотказной работы такого каскадного усилителя. Это обусловлено тем, что все выходные транзисторы усилителя управляются одновременно и в любой момент времени достигается равенство напряжений на переходах коллектор - эмиттер всех транзисторов каскодного усилителя.

Каскодный усилитель по сравнению с известным отличается более чем в 2 раза высоким быстродействием при сохранении максимального уровня выходного напряжения, а каскодный усилитель по фиг. 3 отличается еще и в два раза более широким динамическим диапазоном выходных сигналов.

Формула изобретения 20

15

1. Каскодный усилитель, содержащий включенный по схеме с общим эмиттером входной транзистор, N выходных транзисторов, включенных последовательно относительно источника питания, причем эмиттер первого выходного транзистора соединен с коллектором входного транзистора, коллектор N-го выходного транзистора является выходом каскодного усилителя, N+1 последовательно соединенных нагрузоч0

ных резисторов, первый вывод первого из которых соединен с шиной источника питания, другая шина которого является общей шиной, а второй вывод (N-H)-ro нагрузочного резистора соединен с коллектором N-ro выходного транзистора, N разделительных конденсаторов, первые выводы которых соедиО йены с базами соответствующих выходных транзисторов, отличающийся тем, что, с целью увели-- чения быстродействия при сохранении максимального уровня выходного напря5 жения, введены N линий задержки, N дополнительных резисторов и N дополнительных конденсаторов, причем входы каждой из N линий задержки через соответствующий дополнительный конденсатор подключены к второму выводу соответствующего нагрузочного резистора , а выход каждой линии задержки соединен с вторым выводом соответствующего разделительного конденсато5 ра, а через соответствующий дополнительный резистор -с общей шиной,

I

2. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения выходного динамического диапазона, каждая линия задержки выполнена управляемой.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение быстродействия при сохранении максимального уровня выходного напряжения и расширение выходного динамического диапазона. Каскодный усилитель содержит входной транзистор 1, выходные транзисторы 2, нагрузочные резисторы 3, разделительные конденсаторы 4 и 8, линии задержки 5 и резисторы 6 и 7. Быстродействие каскодного усилителя достигается за счет выравнивания задержек сигнала отрицательной обратной связи по базовым цепям с возбуждающим сигналом по эмиттерным цепям транзисторов 2, а также за счет дополнительного форсирования переходного процесса путем совмещения линиями задержки 5 совместно с резисторами 7 функций ускоряющих цепей. Для расширения выходного динамического диапазона каждая линия задержки 5 выполняется управляемой. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

фиг. 2