Широкополосный усилитель

(51)5 Н 03 Р ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВУ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ., изобретения - увеличение площади усиления. Широкополосный усилитель содержит последовательно соединенные входной истоковый повторитель 1, межкаскадный корректирующий двухполюсник 2, первый усилительный каскад на транзисторе 3, включенном с общей базой, второй усилительный каскад в виде первого дифференциального каскада йа транзисторах 4 и 5 с.Я 2 1665497 А 1 динамической нагрузкой, представляющей собой второй дифференциальный каскад на транзисторах 6 и 7, и с цепью отрицательной обратной связи. Последняя выполнена в виде третьего дифференциального каскада на транзисторах 8 и 9. При этом коллектор транзистора 6 соединен с коллектором транзистора 4, база и коллектор которого являются соответственно входом и выходом второго усилительного каскада, базы транзисторов 8 и 9 подключены соответственно к выходу выходного повторителя 13 и к шине опорного напряжения, коллекторы транзисторов 8 и 9 подключены соответственно к базам транзисторов 7 и 6, к коллекторутранзистора 3 подключен вход короткозамкнутой на конце линии 18 с распределенными параметрами, нагруженной на входе на коллекторную нагрузку 19 транзистора 3, которая равна волновому сопротивлению линии 18. 1 ил.Изобретение относится к усилительной технике и может быть использовано в телевизионных измерительных устройствах, а также в радиолокационных устройствах.Цель изобретения - увеличение площади усиления,На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства,Широкополосный усилитель содержит входной истоковый повторитель 1, межкаскадный корректирующий двухполюсник 2, первый усилительный каскад на первом транзисторе 3, второй 4, третий 5, четвертый 6, пятый 7, шестой 8 и седьмой 9 транзисторы, первый 10, второй 11 и третий 12 генераторы тока, выходной повторитель 13, первый 14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 резисторы, короткозамкнутую на конце линию 18 с распределенными параметрами, коллекторную нагрузку 19 первого транзистора 3.Устройство работает следующим образом,Входной сигнал поступает на вход входного истокового повторителя 1. Выбором типа транзистора обеспечивается частота ,среза входного истокового повторителя 1 значительно выше граничной частоты игр усиления широкополосного усилителя. Пер,вый усилительный каскад на первом транзисторе 3 имеет два вида коррекции, Коррекция по цепи эмиттера за счет передачи напряжения с выхода входного истокового повторителя 1 по межкаскадному корректирующему двухполюснику 2 обеспечивает ослабление коэффициента усиления первого транзистора 3 на нижних частотах, Эта коррекция предназначена для компенсации спада амплитудно-частотной характеристики первого усилительного каскада на высоких частотах, который обусловлен наличием в первом транзисторе 3 отрицательной обратной связи через емкость коррелятор-база. Второй вид коррекции реализуется частотйозависимой цепью нагрузки первого транзистора в виде короткозамкнутой на конце линии 18 с распределенными параметрами; этот вид коррекции обеспечивает дифференцирование входного. сигнала, что соответствует его ослаблению в области нижних частот,Основным усилительным транзистором во втором усилительном каскаде является второй транзистор 4. Для этого каскада характерно отсутствие цепей коррекции в коллекторной цепи, благодаря чему второй транзистор 4 имеет максимально возможную площадь усиления, Частота среза цепи внутренней обратной связи второго транзистора 4 Ьос обеспечивается значительно выше верхней граничной частоты широкополосного усилителя 1 еу благодаря тому, чтобазовая цепь второго транзистора 4 имеет5 малое сопротивление в виде короткозамкнутой на конце линии 18 с распределенными параметрами, нагруженной наколлекторную нагрузку 19, величина кото-,рой выбрана равной волновому сопротивле 10 нию,Короткозамкнутую на конце линию 18 сраспределенными параметрами на частотахниже частоты первого резонанса, при которой длина волны в линии меньше четырех 15 кратной ее длины, представляют в виде еепогонного сопротивления В и индуктивности О. При этом нагрузка первого транзистора 3 представляет собой последовательнуюВ 1 О цепь, которая зашунтирована волновым20 сопротивлением В в виде коллекторной нагрузки 19. Если известен ток коллектора 1 цпервого транзистора 3, то выходное напряжение первого усилительного каскада можно представить в виде25 ВьВь +)вЬВ ВОг =М +(в+вр нв -Учитывая, что В 1 Вв и вводя обозначение О/В= х , получим021= 1 к 1 В 1(1+,1 йи 1), (1)Так как 11=310, где Я 1 - крутизна преобразования входного напряжения 0 в токколлектора первого транзистора 3, то коэффициент усиления первого усилительногокаскада равенК 1=ЯВ 1(1+ )СК ). (2)Определим коэффициент передачи второго усилительного каскада, при подаче на, базу второго транзистора 4 напряжения 021. Входное напряжение вызывает токэмиттера второго транзистора 4, равный02145где гэ - сопротивление эмиттерного перехода, причем50где рт - тепловой потенциал 1 о - ток первого генератора 10 тока.Следовательно,02 1 о55 Ь 4 Ра ток коллектора1 кг = 4,.(3)аОг 1 огде . а - коэффициент передачи тока эмиттера.1665497 где йко - сопротивление второго резистора 15.Напряжение Око является входным для четвертого 6 и пятого 7 транзисторов, Поэтому 5 ток обратной связи Око 1 оп О 2201 осоп Вко др ЖР+т;,я.т где оп - ток второго генератора 11 тока,10 Решая совместно выражения (6), (3) иа выходное напряного каскада без уной связи равноО 22 =1 кЪ( = О ение второ ета действи силительепи обратКоз ффи ельного к братной с К 2 = О 2 О(9) ко 5) кс = в установившемс име гкт + ийсо=оп, то и ем 1 1 +)агТакой коэффициент усиления может быть реализован только при абсолютном равенстве токов смещения эмиттерных переходов второго 4 и четвертого 6 транзисторов. При равенстве токов принципиально возможен активный режим работы второго.транзистора 4. Однако для практической реализации равенства токов и, следовател но, площади усиления второго усилительного каскада, близкой к максимальной, вводится цепь обратной связи в виде третьего дифференциального каскада на шестом 8 и седьмом 9 транзисторах, который сравнивает выходное напряжение выходного повторителя 13 с опорным напряжением.4Выходное напряжение второго усилительного каскада с учетом действия цепи обратной связи равноО 220=(1 К 2 1 ос)гк (6)где 1 ос - ток обратной связи, создаваемый 45 четвертым транзистором б на нагрузке г.Напряжение О 220 является входным для шестого транзистора 8, ток коллектора которого записывается в видеО 2201 ос 50К 1 К 2 -оянных времен параметров схем еля такими, чтоб яется часто 12) няется в диапазоа аппроксимация я первого усилинного на короткос распределенными Учитывая, что амплитудно-частот н рокополосного усил чески совпадает резонанса коротконии 18 с распреде Если известна скор колебаний в выбран ная индуктивностьву со ой ха ответствует спаду рактеристики шина ЗдБ, 1 ву практистотой первого утой на конце лими параметрами. распространения инии Чо и ее погонгде 1 осй14,Разностого 8 ителя с ча замкнорах шесимеет вид ь напряжении на колле седьмого 9 транзисторо нн 2201 ос Вк+ 1 осй Коллекторной нагрузкой второго транзистора 4 я вля ется параллел ьная В С-цепь. Емкость цепи состоит из коллекторной емкости второго 4 и четвертого 6 транзисторов и входной емкости выходного повторителя 13. Сопротивление цепи образуют параллельно включенные выходные сопротивления второго 4 и четвертого 6 транзисторов, Сопротивления нагрузки для коллекторных токов второго 4 и четвертого 6 транзисторов равно оэффициент передачи второго каскада чета действия цепи обратной связи ра - ток третьего генератора 12 тока;- сопротивление первого резистора аО 211 огк"2 у 0 т + 1 осйэциент передачи второго усилискада с учетом действия цепи язи равен20 а 1 ог 1 21 с 1 ог 1 опйко 4 рт + 2 фт + 1 осйэ ку 2 фт 1 осйэ, 40 тйэ 1 опйкойВкоос4 В. С1 ойкофициент передачи всегоо усилителя имеет вид При равенстве постт 1 = тос, т.е, пРи выбоРеширокополосного усилитвыполнялось равенство1 1 40 тйэС1 ойкоэффициент передачи янезависимымЯ 1 В 1 ай,КшВкоРавенство (12) выпалне частот, где справедлив(1) выходного напряженительного каскада, нагружезамкнутую на конце линию 18параметрами.1665497 Составитель В,Серов Техред М.Моргентал Редактор Г.Гербер Корректор Э,Лончакова Заказ 2399 Тираж 454 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Ноову - р -01113)Совместное решение (13) и (11) даетЧо-оой ко16 й й С (14)Предложенный широкополосный усилитель имеет повышенную площадь усилеНия, более линейную фазовую характеристику й повышенную устойчивость работы,Формула изобретения Широкополосный усилитель, содержа 1 ций последовательно включенные входной Йстоковый повторитель, межкаскадный корректирующий двухполюсник, первый усилительный каскад, выполненный на первом транзисторе, включенном по схеме с общей базой, второй усилительный каскад, выполНенный с цепью отрицательной обратной связи, и выходной повторитель, причем межкаскадный корректирующий двухполюсник выполнен в виде параллельной ВСЦепи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения площади усиления, к коллектору Первого транзистора подключен вход короткозамкнутой на конце линии с распределенНыми параметрами, второй усилительный каскад выполнен в виде первого дифференциального каскада на втором и третьем транзисторах с первым генератором тока в об цей эмиттерной цепи транзисторов и с коллекторной нагрузкой в виде второго диф-.ференицального каскада на четвертом и пя том транзисторах с вторым генераторомтока в общей эмиттерной цепи транзисторов, цепь отрицательной обратной связи выполнена в виде третьего дифференциального каскада на шестом и седьмом транзи сторах, на первом и втором, третьем ичетвертом резисторах в эмиттерных и коллекторных цепях каждого транзистора и на третьем генераторе тока в общей змиттерной цепи транзисторов, при этом коллектор 15 четвертого транзистора соединен с коллектором второго транзистора, база и коллектор которого являются соответственно входом и выходом второго усилительного каскада, базы шестого и седьмого транзи сторов подключены соответственно к выходу выходного повторителя и к шине опорного напряжения, коллекторы шестого и седьмого транзисторов подключены соответственно к базам пятого и четвертого транзисторов, а 25 коллекторная нагрузка первого транзистора выбрана равной волновому сопротивлению короткоэамкнутой на конце линии с распределенными параметрами.