Каскодный усилитель Советский патент 1993 года по МПК H03F3/42 

Изобретение относится к электронной технике и может использоваться для усиления, согласования, модулирования, преобразования частот сигналов и как смеситель в радиоприемных устройствах.

| Цель изобретения - повышение коэффициента усиления и стабильности.

На фиг.1 и 2 представлены принципи- электрические схемы каскодного усилителя.

j Каскодный усилитель содержит первый, втсрой, третий транзисторы 1. 2. 3, нагру- зочный элемент 4, первый резистивный де- напряжения на резисторах 5, 6, фа;50расщепительный каскад, выполненный на |четвертом транзисторе 7, втором рези- CTf вном делителе на резисторах 8. 9, третий

истивный делитель на резисторах 10, 11,

и р

ззисторе 12, входные шины 13. 14, выходную шину 15.

Каскодный усилитель работает следующим образом.

Пусть на входную шину 13 подается синусоидальный сигнал, то он,усиленный и сдвинутый поуровню.окажется на выходной шине 15. На примере фиг.1 это происходит следующим образом: поступив на базу транзистора 13 он.усиленный по току.поступает на коллектор транзистора 1, параллельно через резистор 11 поступает на эмиттер транзистора 7, включенного по схеме с общей базой, и.усиленный по напряжению.вы- деляется на его коллекторе, к которому подключена база транзистора 1, включенного по схеме с общим коллектором, следова- тельно, сигнал, усиленный по току, выделяется на его эмиттере, с которого поступает на эмиттер транзистора 2. Он так же, как и четвертый, включен по схеме с общей базой и усиливает сигнал еще раз по напряжению. Если на входную шину 14 управления сдвигом уровня подать запирающий сигнал, то транзистор 7 подзакры- вается и подзакрывает транзистор 1.

ел

С

00

о ю со о VI

Падение напряжения на последнем увеличивается, что подзакрывает транзистор 2. Падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора 2 увеличивается, сдвиг потенциального уровня сигнала увеличивается; если наоборот сигнал с входной шины 14 приоткрывает транзистор 7, он приоткрывает транзистор 1, падение напряжения на транзисторе 1 уменьшается, что приоткрывает транзистор 2,сдвиг потенциального уровня уменьшается.

При работе в качестве смесителя на од- ну из входных шин подается частота сигнала, а на другой частота гетеродина. На нагрузочном элементе 4 - резонансном колебательном контуре выделяется соответствующая частота. Входная шина 14 фиг.1 обладает более высокими усилительными параметрами по отношению ко входной шине 13, но не обеспечивает такого сдвига потенциального уровня.

При работе в качестве импульсного модулятора на одну из входных шин подается несущая частота, а на другую моделирующие импульсы низкой частоты, на элементе 4 выделяются модулирующие импульсы с высокочастотным заполнением несущей частотой.

Из работы видно, что предлагаемое устройство наряду с функцией усиления и сдвига потенциального уровня может одновременно выполнять одну из следующих функций: смешение, модуляцию, преобразование частот. Кроме этого отличается от прототипа более высоким коэффициентом усиления и большой стабильностью. Рассмотрим термостабильность сдвига потенциального уровня. Если сигнал подается и снимается относительно () Е0,.то сдвиг потенциального уровня для предлагаемого устройства

ДУвых V633 + V3K1 + Уэк2(1)

где УбэЗ - падение напряжения на переходе база-эмиттер третьего транзистора;

Уэк - падение напряжения на промежутке коллектор-эмиттер первого транзистора;

Уэк2 падение напряжения на промежутке коллектор-эмиттер второго транзистора.

Ток эмиттера четвертого транзистора 7

V67

1э7«-(В7-М).

KB

(2)

где Уб7 - напряжение база-коллектор транзистора 7,

Re - сопротивление резистора 8;

В - коэффициент передачи тока транзистора 7,

Ток базы третьего транзистора 3 при

УСЛОВИИ Убэ1 /бэ2

, Уб2-2Убэ-Уэк1 Уб7(В7 + 1) 163 -----R ---- RT

О) где 1&з - ток базы третьего транзистора 3,

V62 - потенциал базы второго транзистора 2,

Rio сопротивление резистора 10 в базе

третьего транзистора 3

Ток эмиттера третьего транзистора 3: I УгУб2 2 Убэ - Уэк1 Уб7(В.7 + 1) 33 lRio Re J х(Вз+1) (4) Ток коллектора первого транзистора 1:

0

5

1к1- Уэк1-Уэк7 Уб7 В7

1-В1

(5)

RiiRa

где Уэк7 - падение напряжения на промежутке коллектор-эмиттер четвертого транзистора 7,

Rn - сопротивление резистора 11, Вт - коэффициент передачи тока первого транзистора 1.

Из условия . получим уравнение: (Вз + 1)(Уб2-2 Убэ-Уэк1)

Rio

Уб7 (В + 1) (Вз + 1)(Уэк1 - Уэк) By ReRn

0 - V67 B B1(6)

Rs

Учитывая, что l+ и заменяя Bi В получим после преобразований: ,, ,, Rn ,, Rn w 67

Уэк1 - Убэ - Уб2 7ГН - Уэк7 7515

5R1« 2 Rio 2B

Учитывая, что В и В с температурой изменяются пропорционально, можно сделать заключение, что падение напряжения на транзисторе 1 - УЭк1 от изменения В не

0 зависит.

Фиг.2 отличается от фиг.1 более низким коэффициентом усиления по напряжению, но более высоким входным сопротивлением (2 раза) и более низким выходным сопротив5 лением (1,5 раза).

Формула изобретения Каскодный усилитель, содержащий соединенные последовательно по постоянному току первый транзистор, имеющий одну

0 структуру и включенный по схеме с общим коллектором, второй транзистор, имеющий другую структуру и включенный по схеме с общей базой, нагрузочный элемент, а также первый резистивный делитель напряжения,

5 имеющий один отвод и включенный между шинами питания, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления и стабильности, введены третий транзистор, имеющий структуру первого транзистора, эмиттер и коллектор которого

соединены соответственно с коллектором первого транзистора и соответствующей Шиной питания, фазорасщепительный каскад, выходы которого подключены к базам первого и третьего транзисторов и выполненный на четвертом транзисторе, втором и третьем резистивных делителях с одним отводом и резисторе, включенном в коллекторную цепь четвертого транзистора,

0

причем второй резистивный делитель включен между шинами питания и его отвод подключен к базе четвертого транзистора, третий резистивный делитель включен в эмиттерную цепь четвертого транзистора и его отвод является одним из выходов фазо- расщепительного каскада, другим выходом которого является коллектор четвертого транзистора.