Каскодный усилитель

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 03 F 3/42 гОсудАРстВеннОе пАтентнОе

ВЕДОМСТВО СССР (ГЮСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К.АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ОО

О

M ((л)

1 ) 4 (2,I) 4917543/09 (2 ) 16.01.91. (4 ) 15.03.93, Бюл. N 10 (7 )М.Д,Лалайкин (5 ) Авторское свидетельство СССР

¹ 327568, кл. Н 03 F 3/42. 1969. (54) КАСКОДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к радиоэлектронф<е и может использоваться в усилителях ра зличного назначения, для согласования и ус ления сигналов, одновременно может вь пол нять одну из следующих функций: модулятора, смесителя, преобразователя. Мо Изобретение относится к электронной технике и может использоваться для усилени, согласования, модулирования, преобра ования частот сигналов и как смеситель в адиоприемных устройствах. Цель изобретения — повышение коэффициента усиления и стабильности, На фиг,1 и 2 представлены принципиальные электрические схемы каскодного усилителя.

Каскодный усилитель содержит первый, второй. третий транзисторы 1, 2. 3, нагрузо1ный элемент 4, первый резистивный делитель напряжения на резисторах 5, 6, фа орасщепительный каскад, выполненный на четвертом транзисторе 7, втором резист вном делителе на резисторах 8, 9, третий ре истивный делитель на резисторах 10, 11, и р зисторе 12, входные шины 13. 14. выходну шину 15. . Каскодный усилитель работает следующим образом.

„, А2„„1802397 А1 жет найти применение при схематическом проектировании унифицированных модулей в микроэлектронике, Цель — повышение коэффициента усиления и стабильности, Каскодный усилитель состоит из четырех транзисторов: три включены последовательно по постоянному току (первый и второй, одного типа, по схеме с общим коллектором, а третий, другого типа, по схеме с общей базой),, четвертый транзистор, входящий в состав фазорасщепительного каскада и управляющий сдвигом потенциального уровня, включен во входной цепи каскодного усилителя. 2 ил, Пусть на входную шину 13 подается синусоидальный сигнал, то он,усиленный и сдвинутый по уровню. 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.выделяется на его коллекторе, к которому подключена база транзистора 1, включенного по схеме с общим коллектором, следовательно, 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 подзакрывается и подзакрывает транзистор 1.

1802397

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 одну из входных шин подается частота сигнала, а на другой частота гетеродина. На нагруэочном 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 иэ 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 () Ео,.то сдвиг потенциального уровня для предлагаемого устройства

Л Увых= Убэз + Уэк1 + Уэк2 (1)

ГДЕ Чбэз — ПаДЕНИЕ НаПРЯжЕНИЯ На ПЕРЕХОДЕ база-эмиттер третьего транзистора;

V3K1 — падение напряжения на промежутке коллектор-эмиттер первого транзистора; "

Чэк2 — падение напряжения на промежутке коллектор-эмиттер второго транзистора.

Ток эмиттера четвертого транзистора 7 ! э7 =- (В7+ 1), V67 (2)

R8 где V67 — напряжение база-коллектор транзистора 7, R8 — сопротивление резистора 8;

В7 — коэффициент передачи тока транзистора 7

R8 R11

Ч67 В7 В1 (6)

R8

Учитывая, что I+ Вз — В1 и заменяя

Вз= В1= В получим после преобразований:

R11 R» B7 эк1 бэ V62 эк7 — .

R1o 2 R1o 2 В

Учитывая, что В7 и В с температурой изменяются пропорционально, можно сделать заключение, что падение напряжения на транзисторе 1 — Чэк1 от изменения В не

40 зависит.

Фиг.2 отличается от фиг.1 более низким коэффициентом усиления по напряжению, но более высоким входным сопротивлением (2 раза) и более низким выходным сопротив45 (1,5 раза).

Формула изобретения

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

50 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, 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

Ток базы третьего транзистора 3 при

УСЛОВИИ \/бэ1= Чбэ2

Ч62 2 Чбэ зэк! 63

R1o

5 (3) где 1бз — ток базы третьего транзистора 3.

Vm — потенциал базы второго транзистора 2, R1o- сопротивление резистора 10 в базе третьего транзистора 3

Ток эмиттера третьего транзистора 3:

Vsz 2 Чбз Чэк1 Чб1Я7 эз ()х х (Вз+ 1) (4)

Ток коллектора первого транзистора 1:

"(Чэк1 эк7 67 В7) B (5)

R11 R8

ГДЕ Чэк7 — ПаДЕНИЕ НаПРЯжЕНИЯ На ПРОМЕжутке коллектор-эмиттер четвертого транзистора 7, R11 — сопротивление резистора 11, В1 — коэффициент передачи тока первого транзистора 1.

Из УсловиЯ 1эз= к1. полУчим УРавнение: эк1)

R1o

1ЯОЛ97

Составитель И,Водяхина

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т,Г1алий

Редактор

За аз 851 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 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. причем второй резистивный делигель включен между шинами питания и его отвод подключен к базе четвертого транзистора. третий резистивный делитель включен в

5 змиттерную цепь четвертого транзистора и его отвод является одним из выходов фазорасщепительного каскада, другим выходом которого является коллектор четвертого транзистора.