Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС 346500 Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, 147 1 Методы повышения. - презентация

1 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, Методы повышения коэффициента усиления классических каскадов на биполярных транзисторах при малых напряжениях питания ФГБОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС») Проблемная лаборатория перспективных технологий и процессов Центра исследования проблем безопасности РАН и ЮРГУЭС Н.Н. Прокопенко, П.С. Будяков, И.В. Пахомов

2 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, В ВЕДЕНИЕ Рассматриваются модифицированные архитектуры классических каскадов на биполярных транзисторах, обеспечивающие повышенные коэффициенты усиления по напряжению без использования динамических нагрузок на p-n-p транзисторах.

3 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, М НОГОКАНАЛЬНЫЕ ДУ С ПОВЫШЕННЫМ УСИЛЕНИЕМ Многоканальный каскодный усилитель с повышенным Ку Коэффициент усиления по напряжению данной схемы относительно выхода Вых.1: При, Каскодные дифференциальные усилители Входной дифференциальный каскад реализован на транзисторах VT1-VT2 и VT3-VT4, статический режим которых устанавливается токостабилизирующим двухполюсником I1. Выходной дифференциальный каскод выполнен на транзисторах VT7 и VT8. Коллекторная нагрузка ДУ содержит резисторы Rн1 и Rн2. ( =26 мВ – температурный потенциал) В частном случае элементы R1 и R2 могут быть реализованы в виде p-n переходов.

4 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, М НОГОКАНАЛЬНЫЕ ДУ С ПОВЫШЕННЫМ УСИЛЕНИЕМ Результаты компьютерного моделирования сравниваемых схем ДУ

5 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, М НОГОКАНАЛЬНЫЕ ДУ С ПОВЫШЕННЫМ УСИЛЕНИЕМ Дифференциальный усилитель с парафазным выходом Выходной, так называемый «перегнутый» каскод (ДК2) с парафазным выходом, реализован на основе транзисторов VT5 и VT6, статический режим которых по цепи базы устанавливается источником напряжения Eс. Нагрузкой каскода ДК2 являются резисторы R н1 и R н2. Схема также обеспечивает повышенное усиление которое определяется формулой: Широкополосный усилитель на базе «перегнутого» каскода.

6 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, М ЕТОДЫ СОБСТВЕННОЙ КОМПЕНСАЦИИ РЕЗИСТОРОВ КОЛЛЕКТОРНОЙ НАГРУЗКИ В КАСКОДНЫХ УСИЛИТЕЛЯХ Архитектуры каскодных усилителей с цепями собственной компенсации низкоомного резистора R1 Эквивалентное сопротивление в коллекторной цепи транзистора VT1 Эквивалентный коэффициент передачи по току цепи компенсации ПТ1 При, коэффициент K у увеличивается на один-два порядка.

7 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, Т ОКОВАЯ RC- КОРРЕКЦИЯ В КЛАССИЧЕСКИХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ КАСКАДАХ УСИЛИТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Токовая RC-коррекция в широкополосном усилителе на основе классического дифференциального каскада (VT1, VT2) Коэффициент усиления по напряжению ДУ Выигрыш по K y, который дает токовая RC- коррекция в схеме Каскодные усилители переменного тока. Особенности предлагаемого метода токовой RC- коррекции поясняет схема дифференциального усилителя, в которой введён специальный канал на транзисторе VT3 по схеме с общей базой и корректирующий конденсатор C1. Основные требования к элементам схемы в диапазоне рабочих частот:, R2 >> rэ.3, где rэ.3 = 25÷30 Ом – сопротивление эмиттерного перехода транзистора VT3.

8 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, Т ОКОВАЯ RC- КОРРЕКЦИЯ В КЛАССИЧЕСКИХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ КАСКАДАХ УСИЛИТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Результаты моделирования амплитудно-частотных характеристик ДУ с токовой RC- коррекцией Частотная зависимость коэффициента эффективности токовой RC-коррекции Анализ данных рисунков показывает, что рассматриваемый метод RC-коррекции позволяет повысить коэффициент усиления по напряжению в диапазоне частот f 2 f 3 до уровня, который на один-два порядка выше, чем максимальный коэффициент усиления классической схемы ДУ на постоянном токе.

9 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, Т ОКОВАЯ RC- КОРРЕКЦИЯ В КЛАССИЧЕСКИХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ КАСКАДАХ УСИЛИТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Практическая схема каскодного ДУ с токовой RC-коррекцией Амплитудно-частотные характеристики практической схемы каскодного ДУ с токовой RC-коррекцией Результаты компьютерного моделирования амплитудно-частотных характеристик ДУ при С1=С2=Сn=var Высокочастотная коррекция в каскодных усилителях.

10 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, М ЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОКОВОЙ RC- КОРРЕКЦИИ Каскодный усилитель переменного тока с повышенной эффективностью компенсации импеданса R1 в базисе элементов техпроцесса SGB25VD Каскодные усилители переменного тока. Эффективность компенсации импеданса коллекторной нагрузки R 1 в каскодных усилителях зависит от численных значений входного сопротивления (r вх.k ) канала компенсации. Должно быть r вх.k

11 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, М ЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОКОВОЙ RC- КОРРЕКЦИИ Амплитудно-частотные характеристики каскодного усилителя рис. 10 при С1=Сn=var

12 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, М ЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОКОВОЙ RC- КОРРЕКЦИИ Метод повышения эффективности собственной компенсации импеданса R1 (R2) Коэффициент усиления по напряжению ДУ - выигрыш по Ky в схеме Каскодный ДУ с повышенной эффективностью собственной компенсации резисторов коллекторной нагрузки. где 1 – коэффициент передачи по току эмиттера транзистора VT3; - коэффициент деления тока iR1 между резистором R3 и конденсатором С1; Ki13.1 – коэффициент передачи по току токового зеркала ПТ1, равный отношению ; K y.кл – коэффициент усиления классического ДУ без токовой RC-коррекции.

13 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, М ЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОКОВОЙ RC- КОРРЕКЦИИ Графики частотной зависимости сравниваемых каскодных ДУ На рисунке приведены частотные зависимости коэффициента усиления по напряжению сравниваемых ДУ. Данные графики показывают, что, несмотря на применение низкоомной коллекторной нагрузки ( Ом), коэффициент усиления по напряжению ДУ повышается в диапазоне рабочих частот на 20 дБ, т.е. более чем на порядок в сравнении с K y классического каскода.

14 Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса МЭС-2012 ЮРГУЭС Россия, Ростовская обл., г. Шахты ул. Шевченко, СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ