Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Архитектура и схемотехника управляемых усилителей и смесителей сигналов

Прокопенко Н Н, Будяков П С,

Глава 11. АРХИТЕКТУРА АНАЛОГОВЫХ ПЕРЕМНОЖИТЕЛЕЙ СИГНАЛОВ НА БАЗЕ КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ КАСКАДОВ

Общий случай построения предлагаемой архитектуры управляемых усилителей и перемножителей на базе комплементарных ДУ [60] показан на рис. 11.1.  

Рис. 11.1. Обобщенная схема КДУ с управляемым усилителем [60]

Цепь управления коэффициентом усиления в схеме на рис. 11.1 (VT5, VT6) может иметь две модификации – дифференциальный или недифференциальный вход. При дифференциальном входе необходимо иметь два идентичных противофазных сигнала управления ±uy, а при недифференциальном – только одно напряжение uy, изменяющееся относительно общей шины.

Таким образом, предлагаемый комплементарный дифференциальный усилитель [60] имеет электронное управление коэффициентом усиления, а сигнал управления uy и входной сигнал ux подаются на соответствующие входы относительно общей шины без разделительных конденсаторов. Кроме того, при использовании резисторов в качестве двухполюсников I1–I4 схемы рис. 11.1 могут иметь напряжение питания на уровне ±1,5 В, что позволяет рекомендовать их для использования в ВЧ и СВЧ интегральных микросхемах по технологии SG25H2.

В схеме рис. 4.55 используется синфазная цепь управления коэффициентом усиления. В частном случае сумматор выходных токов (СТ) на рис. 11.2 реализован на транзисторах VT7 и VT8, двухполюсниках I3 и I6, а также источниках напряжения смещения +Ес1 и –Ес2.

Реализация КДУ в соответствии со схемой на рис. 11.2 позволяет выполнить на его основе смесители двух сигналов или перемножители напряжений uх и uy с одним выходом, «привязанным» к общей шине источников питания и синфазным построением цепи управления коэффициентом усиления.  

Рис. 11.2. Третья модификация КДУ с управляемым усилением
(аналоговый перемножитель сигналов) [60]

Отличительной особенностью схемы на рис. 11.2 является подавление передачи сигнала управления uy на выход «Вых.1» и «Вых.2». Действительно, ток в нагрузке R3

(11.1)

Если выбрать R1 = R2, то ток в нагрузке R3 не зависит от uy.

Рассмотрим далее работу перемножителя двух напряжений uх и uy с одним выходом на основе схемы КДУ рис. 11.2.

В схеме рис. 11.2 используется противофазное соединение выходов. В статическом режиме (uy = 0) токи через резисторы R1 и R2 близки к нулю. На базы транзисторов VT5 и VT6 подается одинаковое напряжение управления uy. Если uy получает положительное приращение, то это создает в схеме токи iR, . Это приводит к уменьшению тока эмиттеров транзисторов VT1 и VT4 на величину и увеличению тока эмиттеров транзисторов VT2 и VT3 на величину . Вместе с противофазным включением выходов относительно выхода АПН «Вых.1» это является необходимым условием перемножения напряжений ux и uy.

Для подавления в нагрузке R3 передачи сигнала управления в схеме на рис. 11.2 используются дополнительные транзисторы, которые «делят» токи и iR пополам и передают в противофазе соответствующие приращения на входы. В результате эмиттерные токи дополнительных транзисторов практически не зависят от сигнала управления uy.  

Рис. 11.3. Схема перемножителя напряжений uх и uy в среде PSpice, соответствующая рис. 11.2 [60]

Результаты компьютерного моделирования рис. 11.4 и 11.5 подтверждают наличие в предлагаемых архитектурах эффекта перемножения двух напряжений при сравнительно низковольтном питании.

Рис. 11.4. Статические характеристики для входа «Х»
при управлении по входу «Y»

Рис. 11.5. Статические характеристики КДУ на рис. 11.3 по входу «Y» при управлении по входу «Х»

Таким образом, предлагаемые схемы комплементарного дифференциального усилителя и перемножителя на его основе [60] могут иметь напряжение питания на уровне ±1,2...1,5 В, что позволяет рекомендовать их для использования в ВЧ и СВЧ SiGe интегральных микросхемах.