Tarqatilgan kuchaytirgich - Distributed amplifier

Tarqatilgan kuchaytirgichlar bor elektron dizaynlar o'z ichiga oladi uzatish liniyasi nazariya an'anaviy kuchaytirgich dizayni kattaroqni olish tarmoqli kengligi mahsuloti odatdagidan ko'ra amalga oshiriladi davrlar.

N-bosqichli sayohat to'lqinli kuchaytirgich

Tarix

Tarqatilgan kuchaytirgichlarning dizayni dastlab tomonidan ishlab chiqilgan Uilyam S. Persival 1936 yilda.[1] O'sha yili Percival dizaynini taklif qildi o'tkazuvchanlik individual vakuumli quvurlar elementlarning sig'imlarini kirish va chiqishda birlashtirmasdan chiziqli ravishda qo'shilishi mumkin, shuning uchun individual naychadan kattaroq daromadli tarmoqli kengligi mahsulotiga erishilgan sxema. Biroq, Percivalning dizayni keng xabardorlikka ega emas edi, ammo bu mavzu bo'yicha nashr muallifi bo'lguncha Ginzton, Xyulett, Jasberg va Noe 1948 yilda.[2] Keyinchalik ushbu maqolada bu atama mavjud taqsimlangan kuchaytirgich aslida kuzatilishi mumkin. An'anaviy ravishda DA dizayn me'morchiligi yordamida amalga oshirildi vakuum trubkasi texnologiya.

Amaldagi texnologiya

Yaqinda III-V yarim o'tkazgich texnologiyalar, masalan, GaAs[3][4][5] va InP ishlatilgan.[6][7] Ular yuqori darajadan kelib chiqqan holda yuqori ko'rsatkichlarga ega chiziqlar (yuqori elektron harakatchanligi), yuqori darajada to'yingan elektron tezligi, yuqori kuchlanish buzilishi va undan yuqoriqarshilik substratlar. Ikkinchisi yuqori sifat omilining mavjud bo'lishiga katta hissa qo'shadi (Q-omil yoki oddiygina Q) o'rnatilgan passiv qurilmalar yarim o'tkazgich texnologiyalarida III-V.

Monolitning narxi, hajmi va elektr energiyasini iste'mol qilish bo'yicha bozor talablarini qondirish mikroto'lqinli pech integral mikrosxemalar (MMIC), asosiy oqimni rivojlantirish bo'yicha tadqiqotlar davom etmoqda raqamli bunday maqsadlar uchun ommaviy-CMOS jarayonlari. Amaldagi IC texnologiyalaridagi funktsiyalar o'lchamlarini doimiy ravishda miqyoslash mikroto'lqinli va mm to'lqinli CMOS davrlarini to'g'ridan-to'g'ri masshtablangan texnologiyaning birlashtirilganligi ortib boruvchi chastotalaridan foyda olishiga imkon berdi. Ushbu qurilma miqyosi zamonaviy texnologiyalarda mavjud bo'lgan zamonaviy jarayonlarni boshqarish bilan bir qatorda yaqinda o'tish chastotasiga erishishga imkon berdi (ft) 170 dan Gigagertsli va maksimal tebranish chastota 90 nm CMOS jarayonida 240 gigagertsli (fmax).[8]

Amaliyot nazariyasi

DA nuqtai nazaridan tushuntirilganda DA ishini eng oson anglash mumkin to'lqinli naycha kuchaytirgich (TWTA). DA juftlikdan iborat uzatish liniyalari bilan xarakterli impedanslar Z ning0 bir nechtasining kirish va chiqishlarini mustaqil ravishda ulash faol qurilmalar. Shunday qilib, birinchi qurilmaning kirish qismiga ulangan uzatish liniyasining uchastkasiga chastotali signal beriladi. Kirish signali sifatida tarqaladi kirish liniyasidan pastga qarab, alohida qurilmalar oldinga harakatlanadigan kirish bosqichiga chiqish chizig'ida kuchaytirilgan bir-birini to'ldiruvchi oldinga sayohat to'lqini keltirib javob beradi. Bu kirish va chiqish liniyalaridagi kechikishlar tanlash orqali tenglashtirilishini nazarda tutadi ko'paytirish Ikkala chiziqning konstantalari va uzunligi va shuning uchun har bir alohida qurilmadan chiqish signallari yig'indisi bosqich. Rezistorlarni tugatish Zg va Zd halokatli minimallashtirish uchun joylashtirilgan aks ettirishlar.

Supero'tkazuvchilar daromad har bir qurilmaning gm va chiqish empedans har bir kishi tomonidan ko'rilgan tranzistor elektr uzatish liniyasining xarakterli empedansining yarmidir. Shunday qilib, DA ning umumiy kuchlanish kuchayishi quyidagicha:

Av = ½ n · gm· Z0, qayerda n bosqichlar soni.

Zararlarni e'tiborsiz qoldirib, daromad qurilmalar (bosqichlar) soniga bog'liqligini ko'rsatadi. An'anaviy kaskadning multiplikativ xususiyatidan farqli o'laroq kuchaytirgichlar, DA qo'shimcha sifatini namoyish etadi. Bu shunday sinergik DA arxitekturasining o'ziga xos xususiyati, bu birlik-daromaddan yuqori chastotalarda daromadni ta'minlashga imkon beradi chastota individual bosqichlar. Amalda, bosqichlar soni kirish chizig'idagi susayish natijasida kelib chiqadigan kirish signalining kamayishi bilan cheklangan. Bosqichlarning maqbul sonini aniqlash vositalari quyida muhokama qilinadi. Tarmoqli kengligi odatda tomonidan cheklangan empedans nomuvofiqliklar chastotaga bog'liq bo'lgan qurilma tomonidan olib kelingan parazitlar.

DA arxitekturasi tanishtiradi kechikish unga erishish uchun keng polosali xususiyatlarga ega bo'lish. Ushbu kechikish deb nomlangan boshqa tarqatuvchi tizimni loyihalashda kerakli xususiyatdir tarqatilgan osilator.

Birlashtirilgan elementlar

Kechikish chiziqlari Buning uchun tranzistorlardan parazitar L va C ishlatiladi va odatda L ning ko'tarilishi uchun biroz L qo'shiladi. chiziqli impedans. Tufayli Miller ta'siri umumiy manba kuchaytirgichida kirish va chiqish uzatish liniyasi birlashtirilgan. Masalan, kuchlanishni teskari aylantirish va oqimni kuchaytirish uchun kirish va chiqish himoyalangan bo'ladi muvozanatli chiziq. Har bir keyingi tranzistor bilan oqim uzatish liniyasida tobora ko'payib boradi va shuning uchun voltani doimiy ravishda ushlab turish uchun kamroq L qo'shiladi va tezlikni doimiy ravishda ushlab turish uchun ko'proq qo'shimcha S qo'shiladi. Ushbu C ikkinchi bosqichdagi parazitikadan kelib chiqishi mumkin. Ushbu kechikish chiziqlari kesilgan joyda tekis dispersiyaga ega emas, shuning uchun kirish va chiqishda bir xil L-C davriyligini ishlatish muhimdir. Agar uzatish liniyalarini kiritish bo'lsa, kirish va chiqish bir-biridan uzoqlashadi.

Taqsimlangan kuchaytirgich uchun kirish kuchaytirgichlarga ketma-ket beriladi va ulardan parallel. Kirishda yo'qotishlarni oldini olish uchun kirish signalining o'tishiga yo'l qo'yilmaydi. Bunga muvozanatli kirish va chiqish yordamida ham yo'l qo'yilmaydi push-pull kuchaytirgichi. Keyin parazitik sig'imlardan oqib chiqadigan barcha signallar bekor qilinadi. Chiqish empedansning pasayishi bilan kechikish chizig'ida birlashtiriladi. Tor tarmoqli ishlashi uchun fazani moslashtirishning boshqa usullari ham mumkin, bu signalni bir necha sariq va kondansatkichlar orqali berishdan saqlaydi. Bu quvvat kuchaytirgichlari uchun foydali bo'lishi mumkin.

Yagona kuchaytirgichlar har qanday sinfda bo'lishi mumkin. Taqsimlangan E / F sinfidagi kuchaytirgichlar va ba'zi bir bosqichlarni moslashtirish usullari o'rtasida sinergiya bo'lishi mumkin. Oxir-oqibat faqat asosiy chastotadan foydalaniladi, shuning uchun bu kechikish liniyasi versiyasi bo'ylab harakatlanadigan yagona chastota.

Miller effekti tufayli umumiy manbali tranzistor yuqori chastotalarda kondansatör (teskari bo'lmagan) vazifasini bajaradi va past chastotalarda teskari o'tkazuvchanlikka ega. Transistorning kanali uchta o'lchamga ega. Bir o'lchov, kenglik, kerakli oqimga qarab tanlanadi. Muammo bitta tranzistorli parazitik sig'imga bog'liq va ikkala o'lchovni kengligi bo'yicha chiziqli ravishda oladi. Tarqatilgan kuchaytirgich uchun bitta tranzistorning sig'imi eng yuqori chastotaga qarab tanlanadi va oqim uchun zarur bo'lgan kenglik barcha tranzistorlar bo'ylab bo'linadi.

Ilovalar

Shuni esda tutingki, ushbu tugatish rezistorlari odatda CMOS-da ishlatilmaydi, ammo ular tufayli yo'qotishlar odatiy dasturlarda kichikdir. Qattiq jismli kuchaytirgichlarda ko'pincha bir nechta diskret tranzistorlar quvvat sabablari uchun ishlatiladi. Agar barcha tranzistorlar sinxronlashtirilgan tarzda boshqarilsa, juda yuqori eshik haydovchi kuchiga ehtiyoj seziladi. Kichik va samarali sargichlar mavjud bo'lgan chastotalar uchun taqsimlangan kuchaytirgichlar samaraliroq.

Kuchlanishni umumiy eshik tranzistorlari yordamida kuchaytirish mumkin, bu tegirmonchining ta'sirini ko'rsatmaydi va birlik tezligi uzilmaydi. Buni qo'shsangiz, hosil bo'ladi kaskod konfiguratsiya. Umumiy eshik konfiguratsiyasi CMOS bilan mos kelmaydi; qarshilikni qo'shadi, bu yo'qotish degan ma'noni anglatadi va yuqori samarali dasturlarga qaraganda keng polosali aloqa uchun ko'proq mos keladi.

Shuningdek qarang

  • Gunn diyot har qanday parazit C yoki L bo'lmagan qurilma bo'lib, keng polosali dasturlar uchun juda mos keladi
  • Qayta tiklanish davri yuqori chastotali tor diapazonli kuchaytirgich uchun bitta tranzistorning parazitikalarini ishlatadigan elektron
  • Armstrong osilatori yuqori chastotali tor diapazonli osilator uchun bitta tranzistor parazitikasidan foydalangan holda elektron hisoblanadi

Adabiyotlar

  1. ^ W. S. Percival, "Thermionic Valve Circements", Britaniya Patent Shartnomasi №. 460,562, 1936 yil 24-iyulda topshirilgan, 1937 yil yanvarda berilgan.
  2. ^ E. L. Ginzton; V. R. Xyulett; J. H. Jasberg; J. D. Noe (1948). "Tarqatilgan kuchaytirish". Proc. IRE: 956–69. doi:10.1109 / JRPROC.1948.231624.CS1 maint: ref = harv (havola)
  3. ^ E. V. Strid; K. R. Glison (1982). "DC-12 gigagertsli monolitik GaAsFET tarqatiladigan kuchaytirgich". Mikroto'lqinlar nazariyasi va texnikasi bo'yicha IEEE operatsiyalari. 30 (7): 969–975. doi:10.1109 / TMTT.1982.1131185.CS1 maint: ref = harv (havola)
  4. ^ Y. Ayasli; R. L. Mozzi; J. L. Vorhaus; L. D. Reynolds; R. A. Pucel (1982). "Monolitik GaAs 1-13 gigagertsli sayohat to'lqinli kuchaytirgich". Mikroto'lqinlar nazariyasi va texnikasi bo'yicha IEEE operatsiyalari. 30 (7): 976–981. doi:10.1109 / TMTT.1982.1131186.CS1 maint: ref = harv (havola)
  5. ^ K. B. Niklas; V. T. Uilser; T. R. Kritzer; R. R. Pereyra (1983). "Qattiq jismlarning mikroto'lqinli tarqatiladigan kuchaytirgichlari nazariyasi va ishlashi to'g'risida". Mikroto'lqinlar nazariyasi va texnikasi bo'yicha IEEE operatsiyalari. 31 (6): 447–456. doi:10.1109 / TMTT.1983.1131524.CS1 maint: ref = harv (havola)
  6. ^ R. Majidi-Ahy; C. K. Nishimoto; M. Riaziat; M. Glenn; S. Silverman; S.-L. Veng; Y.-C. Pao; G. A. Zdasiuk; S. G. Bendi; Z. C. H. Tan (1990). "5-100 gigagertsli InP Coplanar to'lqin qo'llanmasi MMIC tarqatilgan kuchaytirgich ". Mikroto'lqinlar nazariyasi va texnikasi bo'yicha IEEE operatsiyalari. 38 (12): 1986. doi:10.1109/22.64584.CS1 maint: ref = harv (havola)
  7. ^ S. Kimura; Y. Imay; Y. Umeda; T. Enoki (1996). "Optik uzatish tizimlari uchun kompensatsiya qilingan taqsimlangan tayanch tarmoqli kuchaytirgich". Mikroto'lqinlar nazariyasi va texnikasi bo'yicha IEEE operatsiyalari. 44 (10): 1688–1693. doi:10.1109/22.538960.CS1 maint: ref = harv (havola)
  8. ^ D. Linten; S. Thijs; V Jeamsaksiri; J. Ramos; A. Mercha; M. I. Natarajan; P. Vambak; A. J. Scholten; S. Decoutere (2005 yil 16-18 iyul). "5 gigagertsli past shovqinli 5,5 kV HBM ESD himoyasi bilan 90 nm chastotali chastotali CMOS kuchaytirgichi". Simp. VLSI davrlari bo'yicha Texnik hujjatlar hazm qilish: 86–89.CS1 maint: ref = harv (havola).

Tashqi havolalar