Широкополосный усилитель

(72) Авторы изобретения алицкий и И,Е Зале.А научно-исследовательский институт ифизических проблем им. акад. А.Н Севченко 1 Заявител) ЯИРОКОПОЛОСНЬЙ УСИЛИ ель в схеме относи скада с общим нюю граничную обротность кас" олосныи усилите аскадную схему, о транзистора, е с общим змитнзистора, включ ей базой, о й отрицател й тигается тем,литель ввехва ьно Изобретение относится к радиотехнике и используется в высокоскоростных систеМах связи и электро. измерйтельных установках по изучению быстропротекающих процессов в качестве входного и промежуточного усилите ля линейного тракта системы.Известен широкополосный. усилитель, содержащий последовательно включенные каскадные секции, соединенные между собой емкостной связью и содержащие местную отрицательную обратную связь не комплексную) 1.Это стабилизирует характеристики данного усилителя, но приводит к сужению полосы усиления и уменьпению доб-ротности .Известен широкоп ль, содержащий первую ксостоящую из первогго включенного по схемтером и второго тра ен ного по схеме с общценную цепью местно 2обратной связи, и третий транзистор,включенный по схеме с общим эниттером, база которого соединена с коллектором второго транзистора, атакже содержит цепь общей отрицатной обратной связи последовательноготипа, при этом первый и второй трайзисторы имеют один тип проводимости,а третий транзистор - другой типпроводимости2 1Однако присутствиетельно инерционного каэмиттером снижает верхчастоту усилителя и дкада в целом.Цель изобретения - повышение добротности широкополосного усилителяи максимальное использование площадиусиления каждого из транзисторов,входящих в схему, что эквивалентноувеличению верхней граничной частотыусиления,Поставленная цель досчто в широкополосный усиден дополнительный транзистор, вклю"ченный по схеме с общей базой междуколлектором третьего транзистора ивыходом широкополосного усилителя,образуя с третьим транзистором вторую каскадную схему, причем коллектор дополнительного транзистора через цепь общей отрицательной обратнойсвязи последовательного типа соединенс эмиттером первого транзистора, при 1 фэтом дополнительный транзистор имееттот же тип проводимости, что и типпроводимости третьего транзистора,На чертеже представлена принципиальная электрическая схема широкогполосного усилителя,Усилитель содержит первый, второй, третий транзисторы 1-3 и дополнительный транзистор 4, цепь местной отрицательной обратной связи,состоящую из резистора 5 и конденсатора 6, резистор 7 общей отрицательной обратной связи последовательноготипа, резисторы 8-15, конденсаторы16- 19,фильтров, нагрузочный резис 25тор 20 (или 21). К выходу широкополосного усилителя может быть подключенн коа ксиал ьный кабел ь 22,Усилитель работает следующим образом,Входной сигнал поступает на первуюпару каскадносвязанных первого и второго транзисторов 1 и 2. При передаче фронта импульса действует отрица.35тельная обратная связь, обусловленная наличием цепи из резистора 5 иконденсатора 6, а именно конденсатор 6 шунтирует резистор 5, которыйуменьшает коэффициент усиления на40всех частотах. Причем шунтирующее действие конденсаторов обратно пропорционально частоте усиливаемого сигнала, Таким образом, за счет наличияэтой цепи увеличивается площадь усиле 45ния в области высоких частот. Выходное сопротивление каскадной схемына порядок выше, чем у известных схемс общей базой и общим эмиттером, чтотакже способствует увеличению доброт 5 Оности, Сигнал, усиленный первым ивторым транзисторами 1 и 2, поступает непосредственно на вход третьегои дополнительного транзисторов 3 и 4,также соединенных в каскадную схему,.Отсутствие разделительного конденсатора в цепи прохождения сигнала способствует увеличению добротности усилителя, расширению его полосы пропускания и исключает вылросы.на вершине импульса, обусловлен.",ы йереходными процессами в схеме Симметричное по" строение первой и второй каскадных пар позволяет легко ввести общую отрицательную обратную связь последовательного типа с выхода усилителя на эмиттер первого транзистора 1, так как они оказываются под примерно оди" наковыми потенциалами, Во второй паре транзисторов местная обратная связь не применяется, поскольку это не дает возможности восстановить добротность каскада до предельного значения, Выигрыш же добротности получается за счет использования общей отрицательной обратной связи, которая при этом стабилизирует характеристики широкополосной устойчивости Вместе с тем она позволяет согласовать потенциалы входа и выхода схемы, что особенно важно при гальваническом соединении нескольких таких усилительных секций с целью получения большого коэффициента усиления, Выходной сигнал выделяется на резисторе 20. При необходимости широкополосный усилитель может работать на коаксиальный кабель 22 с согласованной нагрузкой, что удобно при использовании данного каскада в качестве предусилителя сигнала датчика с последующей передачей импульса на" вход основного усилителя . В этом случае номинал резистора 8 второго каскада он будет играть при этом роль нагрузки первого каскада) с целью согласования выбирают равным волновому сопротивлению линии передачи.В предлагаемом широкополосном усилителе получен больший коэФФициент усиления при меньшем собственном времени нарастания, чем у прототипа, . т,е. данная реализация обладает более высокой добротностью, При этом необходимо учесть следующие обстоятельства. Добротность широкополосного усилителя оценивают как произведение коэффициента усиления К на верхнюю граничную частоту Ев . ОЪ 5К(1)Но при соединении Я каскадов общий коэффициент усиления усилителя равен К , где Кц - коэффициент усийпения по напряжению одного каскада, а общая граничная частота равна /Д где- граничная частота одногокаскада. Добротность многокаскадного усилителя при этом оказывается равной Кц - 1 в /Я, т е. возрастает с увеличением числа каскадов в сложном усилителе. В итоге понятие добротнос-ти для сложного усилителя не отражает истинные частотные и усилительные свойства схемы и особенно степень использования добротности каждого из входящих в нее транзисторов,Степень добротности усилителей и степень использования площади усиления каждого из входящих в усилитель транзисторов оценивают с. помощью формул, согласно которым добротность не зависит от числа каскадов: приведенная добротность Зи приведенная добротность на один транзистор Эй(Ц,/гоеякоЮьи и и+где И - число транзисторов, входящихв схемуПредлагаемый широкополосный усилитель обладает более высокой приведенной добротностью, чем даже усилитель с распределенными параметрами,Кроме того, наиболее полно используется площадь усиления каждого применяемого транзистора, что свидетельствует об экономичности, так как сее помощью можно получить требуемыеусилительные и частотные характеристики, используя меньшее количествотранзисторов. Широкополосный усигитель может быть реализован средствами микроэлектронной технологии. Итак,сфера применения предлагаемого широкополосного усилителя может быть значительно увеличена, в результате чего устраняется необходимость разработки ряда усилителей с собственным временем нарастания импульса порядка десятых долей наносекунд,Использование предлагаемого широко-.юполосного усилителя в линейном тракте времяизмерительного комплекса с пикосекундным разрешением на основе мно"гоканального временного анализаторапозволяет создать аппаратуру, имеющуюболее высокую чувствительность, чемизвестная аппаратура, применяемая длятех же целей.Формула изобретенияШирокополосный усилитель, содержащий .первую каскадную схему, состоящуюиз первого транзистора, включенногопо схеме с сообщим эмиттером, и второго транзистора, включенного по схемес общей базой, охваченную цепью местной отрицательной обратной связи, итретий транзистор, включенный по схеме с общим эмиттЦром, база которого есоединена с коллектором второго транзистора, а также содержащий цепь общей отрицательной обратной связи последовательного типа, при этом первыйи второй транзисторы имеют один типпроводимости, а третий транзистордругой тип проводимости, о т л и ч а"ю щ и й с я тем, что,с целью повышения добротности и максимального ис"пользования площади усиления каждогоиз транзисторов, введен дополнительный транзистор, включенный по .схемес общей базой между коллектором третьего транзистора и выходом широко"полосного усилителя, образуя с третьим транзистором вторую каскаднуюсхему, причем коллектор дополнительного транзистора через цепь общейотрицательной обратной связи последовательного типа соединен с эмиттером первого транзистора, при этомдополнительный транзистор имеет тот жетип проводимости, что и тип проводимости третьего транзистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Заявка ФРГ У 1512725,кл. Н 03 Г 1/42,2. Моеа М.А 1000 МНг Ьгоад-Ьапс 3агпр 1 1 У 1 ег, "1 пС. Л . Е 1 есСгоп 1 сзф,1979,46, 5 Г 4, р 44 1-444 (прототил),.Вод яхи Составительева Техред К.ИыьТираж 93И Государственногоделам, изобретенийМосква Ж-Я РаувсевЮеваю ееаП "Патент", г. Уаг комитета Си открытийкая наб д, 4 Дрод, ул. Проектная,по фиЭЮ ФЕЕ лиал Редактор Н. Ковал Заказ 1 Й 3/73 ВНИИП