RU2535180C1 - Differential attenuator with expanded operating frequency range - Google Patents
Differential attenuator with expanded operating frequency range Download PDFInfo
- Publication number
- RU2535180C1 RU2535180C1 RU2013127824/08A RU2013127824A RU2535180C1 RU 2535180 C1 RU2535180 C1 RU 2535180C1 RU 2013127824/08 A RU2013127824/08 A RU 2013127824/08A RU 2013127824 A RU2013127824 A RU 2013127824A RU 2535180 C1 RU2535180 C1 RU 2535180C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- resistor
- input
- antiphase
- current
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники, электротехники, радиотехники, связи и может использоваться в структуре различных интерфейсов, радиоизмерительных приборах, быстродействующих аналого-цифровых преобразователях (АЦП) и т.п.The present invention relates to the field of measuring technology, electrical engineering, radio engineering, communications and can be used in the structure of various interfaces, radio measuring instruments, high-speed analog-to-digital converters (ADCs), etc.
Известно, что дифференциальные структуры имеют ряд преимуществ в сравнении с недифференциальными устройствами обработки сигналов. В этой связи в информационно-измерительной технике, связи, автоматике и радиотехнике находят применение дифференциальные резистивные делители двух противофазных (uвх и
В связи с достаточно широким применением резистивных аттенюаторов в различных областях техники они присутствуют в различных классах МПК (H03H 7/24, A61B, G01R 31/02, H01P 1/22, H03K 5/08, H03L 5/00, G01R 27/00, G05F 3/00, H01H 47/00, H03G 3/20).Due to the widespread use of resistive attenuators in various fields of technology, they are present in various classes of IPC (
Предлагаемое схемотехническое решение относится к подклассу аттенюаторов, в которых коэффициент передачи может изменяться в широких пределах за счет изменения сопротивлений резисторов, образующих его структуру. Такие задачи характерны при проектировании цифроуправляемых аттенюаторов [патенты US 4.837.530, US 4.839.61 1 fig.2, US 7.477.085, EP 2.337.219 fig. 2] и параллельных АЦП [патенты US 8.076.995 fig. 1, 2, 7.394.420 fig.2, 7.253.700 fig. 1, 5.231.399 fig.2, 6.437.724, патентные заявки US 2007/0176664 fig. 5, 2008/0036536 fig. 43, патенты US 5.307.067 fig.3, 7.248.192 fig.5].The proposed circuit solution relates to a subclass of attenuators, in which the transmission coefficient can vary widely due to changes in the resistances of the resistors forming its structure. Such tasks are typical in the design of digital-controlled attenuators [patents US 4.837.530, US 4.839.61 1 fig.2, US 7.477.085, EP 2.337.219 fig. 2] and parallel ADC [patents US 8.076.995 fig. 1, 2, 7.394.420 fig. 2, 7.253.700 fig. 1, 5.231.399 fig. 2, 6.437.724, patent applications US 2007/0176664 fig. 5, 2008/0036536 fig. 43, US patents 5.307.067 fig.3, 7.248.192 fig.5].
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является резистивный делитель напряжения (аттенюатор) фиг.1, представленный в патенте US 7.162.375 fig. 1. Он имеет первый 1 вход и первый 2 выход устройства, между которыми включен первый 3 резистор, второй 4 резистор, включенный по переменному току между первым 2 выходом устройства и общей шиной 5, первый 6 конденсатор нагрузки, включенный параллельно второму 4 резистору, первый 7 корректирующий конденсатор, второй 8 противофазный вход и второй 9 противофазный выход, между которыми включен третий 10 резистор, четвертый 11 резистор, включенный по переменному току между вторым 9 противофазным выходом и общей шиной 5, второй 12 конденсатор нагрузки, включенный параллельно четвертому 11 резистору, второй 13 корректирующий конденсатор.The closest prototype of the claimed device is a resistive voltage divider (attenuator) of figure 1, presented in patent US 7.162.375 fig. 1. It has a first 1 input and a first 2 output of the device, between which the first 3 resistor is connected, the second 4 resistor, connected by alternating current between the first 2 output of the device and the
Существенный недостаток аттенюатора-прототипа (фиг.1) состоит в том, что при переменных коэффициентах передачи AT (K01, К02) с повышением частоты входного сигнала его дифференциальный коэффициент передачи существенно уменьшается из-за шунтирующего влияния эквивалентной емкости первого 6 и второго 12 конденсаторов цепи нагрузки. Это объясняется разбалансировкой условий классической частотной коррекции AT, которая сводится к строгому обеспечению равенств C7R3=C6R4, C13R10=C12R11, где Cij, Rkm - соответствующие емкости и сопротивления резисторов схемы фиг.1.A significant drawback of the prototype attenuator (Fig. 1) is that with variable transmission coefficients AT (K 01 , K 02 ), with an increase in the frequency of the input signal, its differential transmission coefficient decreases significantly due to the shunt effect of the equivalent capacitance of the first 6 and second 12 capacitors load circuit. This is explained by the imbalance of the conditions of the classical frequency correction AT, which boils down to strictly ensuring the equalities C 7 R 3 = C 6 R 4 , C 13 R 10 = C 12 R 11 , where C ij , R km are the corresponding capacitances and resistances of the resistors of the circuit of FIG. one.
На практике изменение K01, K02 осуществляется использованием, например, вместо резисторов 4 и 11 управляемых по затвору идентичных полевых транзисторов или других цифроуправляемых импедансов.In practice, the change in K 01 , K 02 is carried out using, for example, instead of
Основная задача предлагаемого изобретения состоит в расширении диапазона рабочих частот устройства и повышении его быстродействия при работе с импульсными противофазными сигналами большой амплитуды. Причем достижение данных качественных показателей обеспечивается в широком диапазоне изменения коэффициентов передачи секций AT (K0), которые определяются отношениями сопротивлений резисторов К01=R4/(R4+R3), К02=R11/(R11+R10).The main objective of the invention is to expand the range of operating frequencies of the device and increase its speed when working with pulsed antiphase signals of large amplitude. Moreover, the achievement of these quality indicators is ensured in a wide range of variation of the transmission coefficients of the AT (K 0 ) sections, which are determined by the ratios of the resistors K 01 = R 4 / (R 4 + R 3 ), K 02 = R 11 / (R 11 + R 10 )
Поставленная задача достигается тем, что в аттенюаторе фиг.1, содержащем первый 1 вход и первый 2 выход устройства, между которыми включен первый 3 резистор, второй 4 резистор, включенный по переменному току между первым 2 выходом устройства и общей шиной 5, первый 6 конденсатор нагрузки, включенный параллельно второму 4 резистору, первый 7 корректирующий конденсатор, второй 8 противофазный вход и второй 9 противофазный выход, между которыми включен третий 10 резистор, четвертый 11 резистор, включенный по переменному току между вторым 9 противофазным выходом и общей шиной 5, второй 12 конденсатор нагрузки, включенный параллельно четвертому 11 резистору, второй 13 корректирующий конденсатор, предусмотрены новые элементы и связи - первый 2 выход устройства связан со входом 14 первого 15 дополнительного неинвертирующего усилителя тока через первый 7 корректирующий конденсатор, причем токовый выход первого 15 дополнительного неинвертирующего усилителя тока соединен с первым 2 выходом устройства, а второй 9 противофазный выход устройства связан со входом 16 второго 17 дополнительного неинвертирующего усилителя тока через второй 13 корректирующий конденсатор, причем токовый выход второго 17 дополнительного неинвертирующего усилителя тока соединен со вторым 9 противофазным выходом устройства.This object is achieved in that in the attenuator of figure 1, containing the first 1 input and the first 2 output of the device, between which the first 3 resistor is connected, the second 4 resistor, connected by alternating current between the first 2 output of the device and the
На чертеже фиг.1 приведена схема аттенюатора - прототипа.In the drawing of figure 1 shows a diagram of the attenuator prototype.
На чертеже фиг.2 представлена схема заявляемого устройства в соответствии с формулой изобретения.The drawing of figure 2 presents a diagram of the inventive device in accordance with the claims.
На чертеже фиг.3 приведена схема аттенюатора фиг.2 в структуре АЦП в среде Cadence на моделях SiGe транзисторов (транзисторы SiGe: npn 200-n; техпроцесса SG25H1, IHP, Ik.max=4 мА. A high-performance 0.25 µm technology with npn-HBTs up to fТ/fmax=180/220 GHz).The drawing of Fig. 3 shows the attenuator circuit of Fig. 2 in the ADC structure in a Cadence environment on SiGe transistor models (SiGe transistors: npn 200-n; SG25H1, IHP, Ik.max = 4 mA process technology. A high-performance 0.25 µm technology with npn-HBTs up to f T / f max = 180/220 GHz).
На чертеже фиг.4 показана логарифмическая амплитудно-частотная характеристика коэффициента передачи аттенюатора фиг.3.The drawing of figure 4 shows the logarithmic amplitude-frequency characteristic of the gain of the attenuator of figure 3.
Дифференциальный аттенюатор с расширенным диапазоном рабочих частот фиг.2 содержит первый 1 вход и первый 2 выход устройства, между которыми включен первый 3 резистор, второй 4 резистор, включенный по переменному току между первым 2 выходом устройства и общей шиной 5, первый 6 конденсатор нагрузки, включенный параллельно второму 4 резистору, первый 7 корректирующий конденсатор, второй 8 противофазный вход и второй 9 противофазный выход, между которыми включен третий 10 резистор, четвертый 11 резистор, включенный по переменному току между вторым 9 противофазным выходом и общей шиной 5, второй 12 конденсатор нагрузки, включенный параллельно четвертому 11 резистору, второй 13 корректирующий конденсатор. Первый 2 выход устройства связан со входом 14 первого 15 дополнительного неинвертирующего усилителя тока через первый 7 корректирующий конденсатор, причем токовый выход первого 15 дополнительного неинвертирующего усилителя тока соединен с первым 2 выходом устройства, а второй 9 противофазный выход устройства связан со входом 16 второго 17 дополнительного неинвертирующего усилителя тока через второй 13 корректирующий конденсатор, причем токовый выход второго 17 дополнительного неинвертирующего усилителя тока соединен со вторым 9 противофазным выходом устройства.A differential attenuator with an extended operating frequency range of FIG. 2 contains a first 1 input and a first 2 output of the device, between which the first 3 resistor is connected, the second 4 resistor connected by alternating current between the first 2 output of the device and the
Дополнительные усилители тока 15 и 17 согласованы в частном случае с отрицательным источником питания 18. Выходные сигналы AT (фиг.2) поступают для дальнейшей обработки на разностный усилитель 19.Additional
На чертеже фиг.2, в соответствии с п.2 формулы изобретения, первый 15 и второй 17 дополнительные неинвертирующие усилители тока имеют коэффициенты передачи по току больше единицы, низкое входное и высокое выходное сопротивления, а емкости конденсаторов 6, 12, 7 и 13 удовлетворяют условиямIn the drawing of FIG. 2, in accordance with
где Ki15=Ki17 - коэффициенты передачи по току первого 15 и второго 17 дополнительных неинвертирующих усилителей тока.where K i15 = K i17 are the current transfer coefficients of the first 15 and second 17 additional non-inverting current amplifiers.
Рассмотрим работу устройства (фиг.2).Consider the operation of the device (figure 2).
Комплексный коэффициент передачи AT (фиг.2) в комплексной форме для первого 2 выхода определяется уравнениемThe complex transfer coefficient AT (figure 2) in a complex form for the first 2 outputs is determined by the equation
где R3.4=R3R4/(R3+R4);where R 3.4 = R 3 R 4 / (R 3 + R 4 );
K01=R4/(R4+R3);K01 = R 4 / (R 4 + R 3 );
C6, C7 - емкости конденсаторов 6 и 7;C 6 , C 7 - capacitance of
Ki15 - коэффициент передачи по току дополнительного усилителя тока 15.K i15 - current transfer coefficient of an additional
Из уравнения (1) можно найти, что при выполнении условияFrom equation (1) we can find that under the condition
коэффициент передачи AT (1) не зависит от частоты входного сигнала. Аналогичными свойствами обладает и коэффициент передачи AT для второго 9 выхода.gain AT (1) is independent of the input frequency. The transmission coefficient AT for the second 9 output has similar properties.
Таким образом, заявляемая схема AT характеризуется более широким диапазоном рабочих частот, который при выполнении равенства (2) и C7=C13, C6=C12 не зависит от сопротивлений резисторов 4 и 11. Данное свойство AT (фиг.2) позволяет использовать вместо резисторов 4 и 11, например, полевые транзисторы с управляемым по затвору их сопротивлением сток-исток.Thus, the claimed circuit AT is characterized by a wider range of operating frequencies, which when equality (2) and C 7 = C 13 , C 6 = C 12 is satisfied does not depend on the resistances of
Из графиков фиг.4 в частности следует, что диапазон рабочих частот предлагаемого аттенюатора расширяется до 13,6 ГГц, в то время как верхняя граничная частота классического аттенюатора, когда Ck=C7=C13=0 (по уровню - 3дБ), имеет значение 1,9 ГГц.From the graphs of figure 4 in particular, it follows that the range of operating frequencies of the proposed attenuator extends to 13.6 GHz, while the upper cutoff frequency of the classical attenuator, when C k = C 7 = C 13 = 0 (level - 3 dB), matters 1.9 GHz.
Моделирование показывает, что при изменении сопротивления резисторов 4 (R4) и 11 (R11) в 10 раз верхняя граничная частота коэффициента передачи заявляемого аттенюатора практически не изменяется.The simulation shows that when the resistance of the resistors 4 (R4) and 11 (R11) is changed 10 times, the upper boundary frequency of the transfer coefficient of the inventive attenuator practically does not change.
Выполненный выше анализ, а также результаты компьютерного моделирования показывают, что в схеме фиг.2 решена одна из проблем современной аналоговой микросхемотехники - расширение частотного диапазона и повышение быстродействия дифференциальных аттенюаторов сигналов, являющихся базовым узлом аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.The analysis performed above, as well as the results of computer simulations show that in the circuit of figure 2 one of the problems of modern analog microcircuitry is solved - the expansion of the frequency range and the increase in the speed of differential signal attenuators, which are the base unit of analog and analog-to-digital converters.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКBIBLIOGRAPHIC LIST
1. Патент US 5.043.675, fig. 3.1. Patent US 5.043.675, fig. 3.
2. Патентная заявка US 2008/0024222.2. Patent application US 2008/0024222.
3. Патент EP 2273677, fig. 4.3. Patent EP 2273677, fig. four.
4. Патент US 7.162.375, fig. 1.4. Patent US 7.162.375, fig. one.
Claims (2)
где Ki15, Ki17 - коэффициенты передачи по току первого (15) и второго (17) дополнительных неинвертирующих усилителей тока;
C6, C12 - емкости первого 6 и второго 12 конденсаторов нагрузки. 2. A differential attenuator with an extended operating frequency range according to claim 1, characterized in that the first (15) and second (17) additional non-inverting current amplifiers have current transfer coefficients greater than unity, low input and high output impedances, and capacitances of the first ( 7) and the second (13) correction capacitors satisfy the conditions
where K i15 , K i17 - current transfer coefficients of the first (15) and second (17) additional non-inverting current amplifiers;
C 6 , C 12 - capacitance of the first 6 and second 12 load capacitors.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013127824/08A RU2535180C1 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Differential attenuator with expanded operating frequency range |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013127824/08A RU2535180C1 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Differential attenuator with expanded operating frequency range |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2535180C1 true RU2535180C1 (en) | 2014-12-10 |
RU2013127824A RU2013127824A (en) | 2014-12-27 |
Family
ID=53278393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013127824/08A RU2535180C1 (en) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | Differential attenuator with expanded operating frequency range |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2535180C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US667669A (en) * | 1899-07-19 | 1901-02-12 | Samuel H Blowers | Pile-driver. |
SU1406672A1 (en) * | 1986-09-23 | 1988-06-30 | Предприятие П/Я В-8150 | Differential attenuator |
RU2016412C1 (en) * | 1991-05-12 | 1994-07-15 | Агаджанян Арам Суренович | Stabilizing electric power supply source |
SU1840409A1 (en) * | 1988-01-28 | 2006-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Квант" | Device for measuring accelerations |
JP2010025954A (en) * | 2004-06-01 | 2010-02-04 | Tektronix Inc | Wide bandwidth attenuator input circuit for measurement probe |
RU105785U1 (en) * | 2011-03-03 | 2011-06-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | OUTPUT ATTENUATOR |
EP2372911A1 (en) * | 2010-04-01 | 2011-10-05 | Thales Holdings UK Plc | Constant impedance variable attenuator |
US20120052845A1 (en) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | Steve Olivier | User interface for selectively playing back content of a forwarded message |
-
2013
- 2013-06-18 RU RU2013127824/08A patent/RU2535180C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US667669A (en) * | 1899-07-19 | 1901-02-12 | Samuel H Blowers | Pile-driver. |
SU1406672A1 (en) * | 1986-09-23 | 1988-06-30 | Предприятие П/Я В-8150 | Differential attenuator |
SU1840409A1 (en) * | 1988-01-28 | 2006-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Квант" | Device for measuring accelerations |
RU2016412C1 (en) * | 1991-05-12 | 1994-07-15 | Агаджанян Арам Суренович | Stabilizing electric power supply source |
JP2010025954A (en) * | 2004-06-01 | 2010-02-04 | Tektronix Inc | Wide bandwidth attenuator input circuit for measurement probe |
EP2372911A1 (en) * | 2010-04-01 | 2011-10-05 | Thales Holdings UK Plc | Constant impedance variable attenuator |
US20120052845A1 (en) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | Steve Olivier | User interface for selectively playing back content of a forwarded message |
RU105785U1 (en) * | 2011-03-03 | 2011-06-20 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | OUTPUT ATTENUATOR |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013127824A (en) | 2014-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107706908B (en) | Port impedance zero-pole matching-based alternating current network frequency division band equivalence method for power system | |
Tran et al. | Derivation of Loop Gain and Stability Test for Multiple Feedback Low Pass Filter Using Deboo Integrator | |
RU2535180C1 (en) | Differential attenuator with expanded operating frequency range | |
RU2479112C1 (en) | Selective amplifier | |
Tran et al. | Ringing Test for Negative Feedback Amplifiers | |
RU2523951C1 (en) | Wideband differential attenuator | |
CN111431377B (en) | Voltage differential sampling circuit and control circuit of switching converter | |
RU2536380C1 (en) | High-frequency attenuator | |
Paul et al. | Realization of Inverse Active Filters Using Single Current Differencing Buffered Amplifier | |
Ranjan et al. | Third order voltage mode universal filter using CCCII | |
RU2517698C1 (en) | Broadband attenuator for high-speed analogue and analogue-digital interfaces | |
RU2530262C1 (en) | Fast-acting attenuator for input circuits of analogue-to-digital interfaces | |
Jing et al. | Optimal design on twin-T notch filter in electromagnetic exploration equipments | |
Pandey et al. | DVCCCTA-based implementation of mutually coupled circuit | |
RU2536674C1 (en) | Broadband attenuator with controlled transmission ratio | |
Phianpranthong et al. | Mixed-mode Multiphase Sinusoidal Oscillators using Differential Voltage Current Conveyor Transconductance Amplifiers and Only Grounded Passives Components | |
RU2421897C1 (en) | Controlled complementary differential amplifier | |
RU2682924C1 (en) | Low-frequencies filter with galvanic isolation | |
Jiang et al. | Design of a front-end analog channel with 80MHz bandwidth in digital oscilloscope | |
Chumakov et al. | Voltage followers for the design of Sallen-Key Active RC-Filters | |
RU2517681C1 (en) | Selective amplifier with extended frequency band | |
Cheaito et al. | Investigation of common mode (CM) impedance: Comparison of pure CM and bulk current injection | |
Kurihara et al. | Fundamental design consideration of sampling circuit | |
Karapenev | Design and performance analysis of a twin T-bridge RC harmonic oscillation generator with an operational amplifier | |
RU2513716C1 (en) | High-speed analogue-to-digital converter with differential input |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150619 |