CS270631B1

CS270631B1 - Low-noise, low-noise, low-distortion amplifier wiring

Info

Publication number: CS270631B1
Application number: CS888883A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Ing Masin
Original assignee: Masin Zdenek
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1990-07-12
Also published as: CS888388A1

Abstract

Anténní zesilovač je určen pr® nesm&ovou letadlovou anténu užívanou v jprovozn leteckých dlouhovlnných a středowSnných radiokompasů. Splňuje současně vysoké požadavky kladené na intermodulačnŽ zkreslení nad 80 dB při vysoké dynamice až 133 dB a vysoké vstupní citlivosti legpSí než 2 yuV v rozsahu pracovních teplot: od - 55 °C do + 80 °C. Obeahuje kaskádu editorových sledovačů. První tranziettor pracuje s vnuceným pracovním bodem zdrojem proudu z druhého tranzistoru, který je teplotně stabilizovaný. Třetí a výkonový čtvrtý tranzistor kaskády jsou rtwněž teplotně stabilizovány sériově uspořádaným obvodem z rezistoru a polovodičových diod. V zapojepí lze s výhodou spojit paralelně nejméně dva první eventuelně třetí tranzistory.The antenna amplifier is designed for a non-directional aircraft antenna used in the operation of aircraft long-wave and medium-wave radio compasses. It simultaneously meets the high requirements for intermodulation distortion above 80 dB with high dynamics up to 133 dB and high input sensitivity of more than 2 yuV in the operating temperature range: from - 55 °C to + 80 °C. It drives a cascade of editor followers. The first transistor operates with an imposed operating point by a current source from the second transistor, which is temperature stabilized. The third and power fourth transistors of the cascade are also temperature stabilized by a series-arranged circuit of a resistor and semiconductor diodes. In the circuit, at least two first or third transistors can be advantageously connected in parallel.

Description

Vynález se týká zapojení anténního zesilovače s nízkým šumem a nízkým intermodulačním zkreslením pro nesměrovou anténu.The invention relates to the connection of a low-noise, low-intermodulation distortion antenna amplifier for a non-directional antenna.

V provozu leteckých dlouhovlnných a střpdovlnných radiokompasů se užívá nesměrová letadlová anténa malých rozměrů, která pro ;svou nízkou efektivní elektrickou výšku a nízkou kapacitu vyžaduje neladěný širokopásmový zesilovač vykazující nízký šum, vysoký dynamický rozsah, nízké intermodulaíní'zkreslení, nízkou vstupní kapacitu a vysoký vstupní odpor. Vlastnosti anténního zesilovače převážně určují parametry celého radiokompasů a často posunují kvalitu celého zařízení do nižší jakostní třídy. Tato skutečnost vyvolává nutnost použití takového anténního ·zesilovače, u kterého je vstupní citlivost lepší než 2 uV pro odstup signálu k šumu-*6 dB při šíři páema 1,7 kHz a kapacitě antěny cca 25 pF, dynamický rozsah větší než 100 dB, intermodulační zkrealení nad 80 dB, vatupní odpor vyšší 5.10^-Ω. a stálost vlastností v rozmezí teplot od -55 °C do + 80 °C. V praxi používaná polovodičová zapojení splňují některé z uvedených požadavků, ale nesplňují všechny požadavky najednou. _U anténních zesilovačů používaných pro podobné účely a u vstupních širokopásmových zesilovačů různých sond špičkových měřicích laboratorních přístrojů je dosahováno například intermodulační zkreslení jen 70 dB.The operation of aeronautical long-wave and medium-wave radio compasses uses a small non-directional aircraft antenna, which requires a non-tuned broadband amplifier with low noise, high dynamic range, low intermodulation distortion, low input capacity and high input resistance due to its low effective electrical altitude and low capacity. . The properties of the antenna amplifier mainly determine the parameters of the entire radio compass and often shift the quality of the entire device to a lower quality class. This fact necessitates the use of such an antenna amplifier, in which the input sensitivity is better than 2 uV for signal-to-noise ratio- * 6 dB at a bandwidth of 1.7 kHz and an antenna capacity of about 25 pF, dynamic range greater than 100 dB, intermodulation correlation above 80 dB, input resistance higher 5.10 ^ -Ω. and stability of properties in the temperature range from -55 ° C to + 80 ° C. The semiconductor connections used in practice meet some of the above requirements, but do not meet all the requirements at once. In the case of antenna amplifiers used for similar purposes and in the input broadband amplifiers of various probes of state-of-the-art measuring laboratory instruments, for example, an intermodulation distortion of only 70 dB is achieved.

Nevýhody známých řešení zmírňuje a výše uvedené požadavky kladené na anténní zesilovače pro nesměrovou letadlovou anténu splňuje zapojení anténního zesilovače podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje kaskádu emitorových sledovačů tvořenou prvním, třetím a výkonovým čtvrtým tranzistorem, přičemž první tranzistor má řídící elektrodu vysokofrekvenčně připojenu ke vstupní svorce a emitor má' připojen ke kolektoru druhého tranzistoru, jehož emitor je připojen ke společné svorce přes první rezistor a jehož báze je připojena jednak ke společné svorce přes první teplotně kompenzační obvod obsahující sériové uspořádání druhého rezistoru a první polovodičové diody orientované souhlasně s přechodem báze - emitor druhého tranzistoru, jednak k napájecí svorce přes pátý rezistor. Báze třetího tranzistoru je připojena jednak ke společné svorce přes druhý teplotně kompenzační obvod obsahující sériové uspořádání třetího rezistoru a druhé a třetí polovodičové diody orientovaných souhlasně s přechody báze - emitor třetího a výkonového čtvrtého tranzistoru, jednak k napájecí svorce přes šestý rezistor. K napájecí svorce je dále připojen kolektor prvního a třetího tranzistoru a kolektor výkonového čtvrtého tranzistoru přes primární vinutí výstupního transformátoru. Emitor výkonového čtvrtého tranzistoru je připojen přes linearizační zpětnovazební čtvrtý rezistor ke společné svorce. V zapojení mohou být spojeny nejméně dva shodné první tranzistory paralelně, rovněž jako mohou být spojeny nejméně dva shodné třetí tranzistory paralelně. ~The disadvantages of the known solutions are alleviated and the above-mentioned requirements for antenna amplifiers for non-directional aircraft antenna are met by the antenna amplifier circuit according to the invention, which comprises a cascade of emitter followers formed by first, third and power fourth transistors; is connected to the collector of a second transistor, the emitter of which is connected to the common terminal via a first resistor and the base of which is connected to the common terminal via a first temperature compensation circuit comprising a series arrangement of the second resistor and a first semiconductor diode oriented in accordance with by passing the base - emitter of the second transistor, on the one hand to the supply terminal via the fifth resistor. The base of the third transistor is connected to a common terminal via a second temperature compensation circuit comprising a series arrangement of a third resistor and second and third semiconductor diodes oriented in accordance with the base-emitter transitions of the third and power fourth transistors. The collector of the first and third transistors and the collector of the power fourth transistor are further connected to the supply terminal via the primary winding of the output transformer. The emitter of the power fourth transistor is connected to the common terminal via a linearization feedback fourth resistor. In the circuit, at least two identical first transistors can be connected in parallel, just as at least two identical third transistors can be connected in parallel. ~

Vyšší účinky zapojení anténního zesilovače podle vynálezu spočívají v tom, že splňuje současně vysoké požadavky kladené na intermodulační zkreslení nad 80 dB při vysoké dynamice až 110 dB a vysoké vstupní citlivosti lepší než 2 ^uV při odstupu signálu od šumu 6 dB a šířce pásma 1,7 kHz v rozsahu pracovních teplot od -55 °C do +80 °C.The higher effects of the antenna amplifier circuit according to the invention are that it simultaneously meets the high requirements for intermodulation distortion above 80 dB at high dynamics up to 110 dB and high input sensitivity better than 2 μV at signal-to-noise ratio 6 dB and bandwidth 1. 7 kHz in the operating temperature range from -55 ° C to +80 ° C.

Na připojeném výkrese je vyobrazeno schéma zapojení anténního zesilovače podle vynálezu.The accompanying drawing shows a circuit diagram of an antenna amplifier according to the invention.

Konkrétní provedení zapojení anténního zesilovače podle vynálezu Je uspořádáno tak, že první tranzistor TI z kaskády emitorových sledovačú tvořené prvním, třetím a výkonovým čtvrtým tranzistorem TI, T3, T4, má svoji řídicí elektrodu připojenu přes první kondensátor Cl ke vstupní svorce 2, emitor má připojen ke kolektoru druhého tranzistoru T2, jehož emitor je připojen ke společné svorce JL přes první rezistor R1 a jehož báze je připojena ke společné svorce 1 jednak přes první ?A specific embodiment of the antenna amplifier circuit according to the invention is arranged such that the first transistor T1 from the cascade of emitter trackers formed by the first, third and power fourth transistors T1, T3, T4 has its control electrode to the collector of the second transistor T2, whose emitter is connected to the common terminal JL via the first resistor R1 and whose base is connected to the common terminal 1 via the first?

C3 270631 Bl teplotně kptnpenzační obvod Kl, obsahující sériové uspořádání druhého rezistoru R2 a první polovodičové diody Dl orientované souhlasně s přechodem báze - emitor druhého tranzistoru T2, jednak přes třetí kondenzátor C3 a dále k napájecí svorce 3 přes pátý rezistor R5. Řídící elektroda prvního tranzistoru TI je připojena přes devátý rezistor R9 do středu rezistorového děliče tvořeného sedmým a osmým rezistorem R7, ΊίΒ, přičemž, druhý konec oemého rezistoru KB jo.píyípojen ke společné nvorcc 1_, n druhý konec sedmého rezistoru R7 je připojen k napájecí svorce 3. Střed rezistorového děliče R7, R8 je připojen přes druhý kondenzátor C2 ke společné sVorce 1. Báze třetího tranzistoru T3 je připojena jednak přes čtvrtý kondenzátor C4 k emitoru prvního tranzistoru TI, jednak ke společné svorce 1 přes druhý kompenzační..obvod K2 obsahující sériové uspořádání třetího rezistoru R3 a druhé a třetí polovodičové diody D2, D3 orientovaných aouhlasně a přechody báze - emitor třetího a výkonového čtvrtého tranzistoru T3, T4, jednak k napájecí svorce^přes šestý rezistor R6. K napájecí svorce 3 je dále připojen kolektor prvního a třetího tranzistoru TI, T3« Emitor výkonového čtvrtého tranzistoru T4 -ie připojen přes linearizační zpětnovazební čtvrtý rezistor R4 ke společné svorce 1, zatímco kolektor výkonového čtvrtého tranzistoru T4 je připojen k. napájecí svorce 3 přes desátý rezistor R 10 paralelně spojený s primárním vinutím výstupního transformátoru TR, jehož sekundární vinutí je ukončeno čtvrtou a pátou svorkou _5. První tranzistor TI je tranzistor řízený polem. Lepšího poměru signál šum lze dosáhnout zapojením dvou nebo více tranzistorů paralelně. .C3 270631 B1 is a temperature compensation circuit K1 comprising a series arrangement of a second resistor R2 and a first semiconductor diode D1 oriented in accordance with the base-emitter junction of the second transistor T2, on the one hand via the third capacitor C3 and on the supply terminal 3 via the fifth resistor R5. The control electrode of the first transistor T1 is connected via a ninth resistor R9 to the center of a resistor divider formed by a seventh and eighth resistors R7, ΊίΒ, the other end of the first resistor KB being connected to a common terminal 7; 3. The center of the resistor divider R7, R8 is connected via a second capacitor C2 to the common terminal 1. The base of the third transistor T3 is connected via a fourth capacitor C4 to the emitter of the first transistor T1 and to a common terminal 1 via a second compensation circuit K2 containing serial arrangement of the third resistor R3 and the second and third semiconductor diodes D2, D3 oriented in a coincidence and the base-emitter transitions of the third and power fourth transistors T3, T4, on the one hand to the supply terminal 1 via the sixth resistor R6. The collector of the first and third transistors T1, T3 is further connected to the supply terminal 3. The emitter of the power fourth transistor T4 is connected via a linearization feedback resistor R4 to the common terminal 1, while the collector of the power fourth transistor T4 is connected to the supply terminal 3 via the tenth. resistor R 10 connected in parallel with the primary winding of the output transformer TR, the secondary winding of which is terminated by the fourth and fifth terminals 5. The first transistor TI is a field effect transistor. A better signal-to-noise ratio can be achieved by connecting two or more transistors in parallel. .

Vstupní signál přiváděný od antény je připojen na vstupní svorku_2. Řídící elektroda (hradlo) prvního-tranzistoru TI dostává polarizační napětí z rezistorového děliče tvořeného sedmým a osmým rezistorem R7, R8 přes devátý rezistor R9 určující převážnou část vstupní vodivosti. Kolektor prvního tranzistoru TI je připojen na kladné napájecí napětí ke svorce 3» Pracovní bod je prvnímu tranzistoru TI vnucen zdrojem proudu z druhého tpanzistoru T2, který je teplotně stabilizovaný. Zvýšení výstupní impedance druhého tranzistoru T2 je docíleno prvním rezistorem Rl. Velká výstupní impedance druhého tranzistoru 12 a velká vstupní impedance třetího tranzistoru T3 zaručují napěťový zisk prvého tranzistoru TI prakticky roven jedné při jeho vysoké vstupní impedanci a nepatrné vstupní kapacitě. Teplotní stabilita kolektorového proudu druhého tranzistoru T2 a tedy i prvního tranzistoru TI je určována první diodou Dl v sérii s druhým rezistorem R2 tvořícím s pátým rezistorem R5 napěťový dělič, z něhož je napájena báze druhého tranzistoru T2. Třetí kondenzátor 03 slouží k filtraci. Čtvrtý kondenzátor C4 převádí signál z emitoru prvního tranzistoru TI na bázi třetího tranzistoru T3, jehož báze je napájena z rezistorového děliče tvořeného šestým rezistorem R6 a třetím rezistorem R3 v sérii s druhou a třetí polovodičovou diodou D2, D3, které zajišťují teplotní stabilizaci proudů třetího a čtvrtého tranzistoru T3, T4. Kolektor třetího tranzistoru T3 je připojen na kladné napájecí napětí ke svorce 3. Primární vinutí výstupního transformátoru TR je přemostěno desátým rezistorem R10, který zajišťuje přizpůsobení výstupní impedance čtvrtého tranzistoru T4 na impedanci výstupního kabelu, například 50 nebo 75X1 . Čtvrtý rezistor R4 určuje jednak kolektorový proud výkonového čtvrtého tranzistoru T4 a jeho zisk, jednak linearizuje převodní charakteristiku. Výstupní signál je odebírán z výstupních svorek 4, 5.The input signal supplied from the antenna is connected to input terminal_2. The control electrode (gate) of the first transistor T1 receives the polarization voltage from the resistor divider formed by the seventh and eighth resistors R7, R8 through the ninth resistor R9 determining the major part of the input conductivity. The collector of the first transistor T1 is connected to a positive supply voltage to the terminal 3. The operating point is forced on the first transistor T1 by a current source from the second transistor T2, which is temperature stabilized. The increase of the output impedance of the second transistor T2 is achieved by the first resistor R1. The large output impedance of the second transistor 12 and the large input impedance of the third transistor T3 guarantee a voltage gain of the first transistor T1 practically equal to one at its high input impedance and low input capacitance. The temperature stability of the collector current of the second transistor T2 and thus of the first transistor T1 is determined by the first diode D1 in series with the second resistor R2 forming a voltage divider with the fifth resistor R5, from which the base of the second transistor T2 is supplied. The third capacitor 03 is used for filtration. The fourth capacitor C4 converts the signal from the emitter of the first transistor T1 based on the third transistor T3, the base of which is fed from a resistor divider formed by a sixth resistor R6 and a third resistor R3 in series with the second and third semiconductor diodes D2, D3. fourth transistor T3, T4. The collector of the third transistor T3 is connected to a positive supply voltage to terminal 3. The primary winding of the output transformer TR is bridged by a tenth resistor R10, which adapts the output impedance of the fourth transistor T4 to the impedance of the output cable, e.g. 50 or 75X1. The fourth resistor R4 determines both the collector current of the power fourth transistor T4 and its gain, and linearizes the conversion characteristic. The output signal is taken from the output terminals 4, 5.

Claims

OF THE INVENTION

A low-noise, low-intermodulation distortion antenna amplifier circuit, comprising a cascade of emitter followers formed by first, third and power fourth transistors (TI), (T3), (T4), the first transistor (TI) having a control the electrode is connected in high frequency to the input voltage (2) and the emitter is connected to the collector of the second transistor (12), the emitter of which is connected to the common terminal (1) via the first resistor (R1) and the base of which is connected to the common terminal (1) via a first temperature compensation circuit (K1) comprising a series arrangement of a second resistor (R2) and a first semiconductor diode (D1) oriented in accordance with the base-emitter junction of the second transistor (T2), on the one hand to the supply terminal (3) via a fifth resistor (R5) ), while the base of the third transistor (T3) is connected on the one hand to a common terminal (1) via a second compensation circuit (K2) comprising a series arrangement of third resistors (R3) and second and third semiconductor diodes (D2), (D3) base-emitter transitions of the third and power fourth transistors (T3), (T4), on the one hand to the supply terminal (3) via the sixth resistor (R6), while the collector of the first and third transistors (TI) is further connected to the supply terminal (3) ), (T3) and the collector of the power fourth transistor (T4) via the primary winding of the output transformer (TR), while the emitter of the power fourth transistor (T4) is connected via the linearization feedback fourth resistor (R4) to the common terminal (1).

2. Antenna amplifier connection according to claim 1, characterized in that at least two identical first transistors (TI) are connected in parallel.

3. Antenna amplifier connection according to claim 1, characterized in that at least two identical third transistors (T3) are connected in parallel.