Способ расширения диапазона рабочих частот каскодного дифференциального усилителя Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Y.Takafumi; I.Rui; I.Tetsuro. Amplifier, filter using the same, and radio

communication device US Patent 20070024359, 2007.

4. Hein; Jerr ell P.; Del Signore; Bruce P.; Garlapati; Akhil K. Multiple signal format output buffer. US Patent 7.145.359, 2006.

5. Tachimori; Hiroshi. Multi-input differential amplifier circuit, US Patent 6.388.519, 2002.

6. Corsi; Marco. Temperature-compensated summing comparator. US Patent 5.729.161, 1998.

7. Крутчинский, С.Г. Структурный синтез аналоговых электронных схем [Текст]: монография / С.Г. Крутчинский. - Ростов н/Д.: Изд-во СевероКавказского научного центра высшей школы, 2001. - 185 с.

УДК 621.375.1

Н.Н. Прокопенко, А.В. Хорунжий, Д.Н. Конев

СПОСОБ РАСШИРЕНИЯ ДИАПАЗОНА РАБОЧИХ ЧАСТОТ КАСКОДНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ

Частотный диапазон многих аналоговых микросхем, реализуемых на базе архитектуры так называемого «перегнутого» каскода (ПК), ограничивается сверху наличием в схеме достаточно инерционных повторителей тока [1].

На рис. 1 показана предлагаемая схема «перегнутого» каскода с расширенным частотным диапазоном. В ней исключены инерционные каналы передачи сигнала от токовых выходов 2 и 10 в нагрузку при сохранении основных положительных качеств классического ПК.

В статическом режиме коллекторные токи транзисторов 4 и 5 равны и соответствуют половине тока источника 12. Если напряжение на входе 18 (Вх.1) получает положительное приращение ц^, то это вызывает перераспределение тока 117

между транзисторами 13-14 и 15-16. Как следствие, токи выходов 2 и 10 увеличиваются

4+) ~ ^ = uвхУ2l, (1)

где у21 - крутизна преобразования и(+) в токи выходов 2 и 10.

В частном случае (рис. 3) на низких частотах

1

У21 = 2- > (2)

2Гэ

где гэ - сопротивление эмиттерного перехода идентичных транзисторов 13-16.

Приращение выходного тока {2+) поступает в эмиттер транзистора 5, а затем -в цепь нагрузки Кн с коэффициентом передачи а5, где а5 «1 - коэффициент усиления транзистора 5 по току эмиттера.

Раздел III. Радиоэлектронные средства

С другой стороны, выходной ток ^(+) также передается с коэффициентом а4 «1, а затем а ц - на выход каскада 9. Таким образом, ток в нагрузке Ян является суммой двух токов

,■(+) _ а ,■(+) + ,-(+)

‘н - а5'2 +а4а11г10 •

(3)

ф 8Ф

30 90 300 /МГц

б)

Рис. 1. Каскодный усилитель с расширенным частотным диапазоном и его амплитудно-частотные характеристики

Причем

4+) _ у21(а5 +a4a11)u(в+) .

(4)

Следует заметить, что рассматриваемая схема ДУ является двухтактным каскадом, ток ін+ ) в нагрузке Ян обеспечивается за счет уменьшения тока коллектора транзистора 5 и увеличения тока коллектора транзистора 11. При другой полярности и^ приращение і^- создается увеличением тока коллектора транзистора 5 и

уменьшением тока коллектора транзистора 11.

В качестве двухполюсников 7, 8, 12 могут использоваться низкоомные резисторы.

На высоких частотах комплекс тока в нагрузке

I н О) = ^К21.и« ,

где Г21 - комплекс крутизны входного ДУ;

К21 к - эквивалентный комплексный коэффициент передачи по току выходного каскада. Причем

К21.к = а5 +^4^11 ;

ап

ап =-

1 + ]юта

ап - комплексный коэффициент передачи по току эмиттера п-го транзистора; о = 1 - верхняя граничная частота коэффициента усиления по току эмит-

®ап =

Т

ап

тера п-го транзистора.

Таким образом, коэффициент передачи |К21 к| « 2 в диапазоне частот, близком

к соа = 2п[а применяемых транзисторов. Для современных интегральных транзисторов /а= 1 + 2 ГГц. Поэтому в ДУ на рис. 1 минимизируется влияние выходной подсхемы на частотные характеристики, а основные эффекты уменьшения коэффициента усиления определяются входным каскадом. Это позволяет создавать на основе ДУ на рис. 1 операционные усилители с предельно возможными значениями полосы пропускания и других динамических параметров.

Рассмотренный ДУ может использоваться в структуре быстродействующих операционных усилителей с предельными значениями полосы пропускания.

Рассматриваемый ДУ достаточно эффективен в структуре широкополосных операционных усилителей с низковольтным питанием, так как предельный диапазон изменения его выходного напряжения отличается от Е на ±0,8 В.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Прокопенко Н.Н., Будяков А. С. Архитектура и схемотехника быстродействующих операционных усилителей [Текст] / // Монография / ЮРГУЭС. -Шахты: ЮРГУЭС, 2006. - 232 с.