В. В. МАСЛЕННИКОВ, АУНГ МИН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
АКТИВНЫЕ ЗВЕНЬЯ ВТОРОГО ПОРЯДКА
НА ФАЗОВРАЩАТЕЛЯХ, ВЫПОЛНЕННЫХ
НА БИПОЛЯРНЫХ И МДП-ТРАНЗИСТОРАХ
В докладе рассматриваются активные звенья второго порядка с фазовращателями, выполненными на биполярных и МДП-транзисторах.
Известно что, схемы активных звеньев на фазовращателях могут быть использованы в широком частотном диапазоне. В [1] были рассмотрены возможные схемы фазовращателей, выполненные на операционных усилителях (ОУ) и 10 активных звеньев второго порядка на их основе. В докладе рассматриваются активные звенья, которые могут быть реализованы на аналоговых базовых матричных кристаллах (АБМК), содержащих биполярные и МДП-транзисторы. Реализация звеньев на АБМК может позволить не только расширить частотный диапазон, но и уменьшить потребляемую мощность.
При реализации фазовращателей на транзисторах можно использовать усилители, имеющие в отличие от ОУ один вход и два выхода. На рис. 1 приведена схема активного звена второго порядка, выполненного на подобных фазовращателях с использованием биполярных транзисторов.
Рис. 1. Схема звена второго порядка с фазовращателями на биполярных транзисторах
Было проведено моделирование работы звена с использованием SPICE-моделей аналогового базового матричного кристалла "Феникс" [2]. Зависимость добротности от частоты приведена на рис. 2 (кривая 1). Максимальная резонансная частота звена при fрмакс изменении добротности на 20% составляет 3,25МГц, а потребляемая мощность – 139мВт.
Рис. 2 Графики зависимости от частоты проанализированных схем.
При использовании МДП–транзисторов из-за их большого входного сопротивления реализация рассмотренной выше схемы может быть упрощена. На рис. 3 приведена схема звена на фазовращателях на МДП–транзисторах. Зависимость добротности от частоты при использовании SPICE-моделей МДП-транзисторов [3] приведена на рис. 2 (кривая 2). Максимальная резонансная частота звена – 1,95МГц, а потребляемая мощность - 0,2мВт.
Рис. 3. Упрощенная схема звена на МДП-транзисторах
Как показано в [4], с пользованием МДП-транзисторов можно реализовать фазовращатель на усилительном каскаде с одним входом и выходом (рис. 4). Передаточная функция фазовращателя имеет вид: 
, где 
, S-крутизна полевого транзистора. При условии Rс(1-K)=K(1+K)Rз передаточную функцию фазовращателя можно выразить формулой 
, где 
.
Коэффициент усиления K схемы должен быть меньше 1, что соответствует требованиям к фазовращателям, используемым в активном фильтре. Достоинством схемы является то обстоятельство, что проходная емкость полевого транзистора не создает паразитного фазового сдвига.
Схема активного звена на МДП-транзисторах приведена на рис. 5, а Зависимость добротности от частоты - на рис. 2 (кривая 3). Звено имеет fрмакс=4,56МГц при потребляемой мощности 48мВт.
Рис.5. Схема активного звена второго порядка с фазовращтелями на МДП-транзисторах
Как показали результаты моделирования рассмотренных схем, звенья на фазовращателях на биполярных и МДП–транзисторах могут быть реализованы в более широком частотном диапазоне, чем звенья на ОУ и потреблять меньшую электрическую энергию.
Список литературы
1. В, звенья второго порядка на фазовращателях. // Международная конференция «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике» УЛГТУ -2004. Т. 4. С. 91-94.
2. Atkin E., Dyomin A., Ilyushchenco I., Khokhlov M., Kondratenko S., Maslennikov V., Meshcheriakov V., Mishin Yu., Morozov V., Volkov Yu.,"Complementary bipolar application specific analog semicoustom array, intended to implement front-end". Proceeding of the English Workshop on Electronics for LHC Experiments, Colmar, France, September, 2002, pp.377-379.
3. The University of Asia Pacific Department of Computer Science and Engineering CSE 412: VLSI Design Lab Experiment No: 01 "Introduction to Circuit Simulation Using PSPICE".
4. , Сироткин RC-усилители. М.: Энергия, 19с.
