Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [69] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

усиление растет даже в том случае, когда коэффициент усиления одного транзистора меньше единицы.

Когда в результате сложения коэффициент усиления каскада становится больше единицы, каскады можно включать последовательно.

Если имеется т-каскадный усилитель, в каждом каскаде которого п транзисторов, то общее число транзисторов N=mn.

Если усиление одного транзистора обозначить через К\, то усиление одного каскада Кк = пК\, а 1оэффициент усиления всего усилителя

откуда

Общее число транзисторов N = тп=т{К]1бш,1К\).

Представляет интерес усилитель с минимальным числом транзисторов. Для нахождения этого минимума найдем производную dN/dm и приравняем ее нулю:

dN/dm= (KX/Ki) +m(KTmlKi) {In Кьбщ) (-l/m2)=0;

1-{\1т)\пКобщ0. Таким образом, \пКобщ=т или Кобщ = &-

С другой стороны, известно, что Кобщ=КТ- Из сопоставления двух последних выражений вытекает, что усиление одного каскада

/С. = е.

Отсюда следует, что усилитель с распределенным усилением содержит наименьшее число транзисторов при заданном усилении Кобщ, если один каскад распределенного усиления усиливает в е раз. /

Число транзисторов п в каждом каскаде усилителя с распределенным усилением можно определить следующим образом:

n = Kn%5SZcc.

Так как Кк выгодно взять равным е = 2,718, то число п определяется лишь характеристическим сопротивлением линии задержки в стоковых цепях Zcc="/Lc/Cc. Для уменьшения п выгодно иметь Zee возможно большим. Однако Lc и Сс влияют на верхнюю граничную частоту [см. (4.41)]

/гр= 1/яУ/-сСс.

Из последнего выражения по известному Сс можно найти Lc, что дает возможность определить Zee, а следовательно, и число транзисторов п в одном каскаде.

Емкость одной секции линии задержки Со может равняться



выходной емкости транзистора, но так как выходная емкость изменяется от экземпляра к экземпляру, то емкость Сс желательно искусственно увеличить подключением дополнительной емкости.

Емкости Сз приходится искусственно увеличивать, чтобы характеристическое сопротивление затворной линии для самой высокой усиливаемой частоты было много меньше активного входного сопротивления транзистора на высоких частотах: ZcaRex-Только в этом случае можно считать, что в затворных звеньях искусственной линии нет потерь на высоких частотах.

Полоса пропускания усилителя с распределенным усилением может быть до нескольких сотен мегагерц. Из краткого анализа работы усилителя с распределенным усилением следует, что наиболее подходящими для него являются транзисторы с двумя затворами. Они должны иметь большую крутизну по первому затвору, большие входное и выходное сопротивления на высоких частотах и малые межэлектродные емкости. Усилители с распределенным усилением выполняются также на туннельных диодах и электронных лампах.

Глава 10

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ И ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

10.1. НЕПОСРЕДСТВЕННАЯ СВЯЗЬ МЕЖДУ КАСКАДАМИ

Усилителями постоянного тока называют устройства, способные усиливать не только переменные напряжения или токи, но и передавать с усилением уровень постоянной составляющей. Следовательно, нижняя граничная частота усилителя равна нулю, а верхняя может быть как очень низкой, так и очень высокой, например может равняться нескольким мегагерцам.

В усилителях постоянного тока применяется непосредственная связь между каскадами, так как связь через разделительные конденсаторы и трансформаторы не обеспечивает передачи постоянной составляющей усиливаемого сигнала. Непосредственная связь между каскадами применяется и в усилителях переменного тока, особенно при выполнении их в виде интегральных микросхем. В последних нежелательно применение переходных конденсаторов, так как они занимают очень большую площадь по сравнению с транзисторами и резисторами.

Рисунок 10.1 иллюстрирует схему непосредственной связи между каскадами. Для простоты напряжение питания взято равным 10 В. Сопротивления и напряжения приведены для кремниевых п-р-п-транзисторов. Сделано предположение, что коллекторный ток VTI равен 1 мА при напряжении база - эмиттер 0,6 В. Ток VT2 равен 5,5 мА при напряжении база - эмиттер 0,7 В.

14* 211



1м А

"«г

6,8k

va/ f./B <ъ/ г,5в

I.Ik

з2 1,70

Рис. 10.1. Схема двухкаскадного усилителя с непосредственной связью

Из схемы на рис. 10.1 видно, что при непосредственной связи между каскадами приходится повышать потенциал эмиттера второго транзистора по сравнению с первым. Это приводит к уменьшению коэффициента передачи напряжения второго каскада по сравнению с коэффициентом передачи первого каскада, так как при питании коллекторных цепей от общего источника приходится для второго транзистора уменьшать отношение коллекторного сопротивления к эмиттерному. Действительно, коэффициенты передачи напряжения для схемы на рис. 10.1 можно представить как

1 Д1 i i?K,/i?al = 6,1 > I i(2 I к2/а2 =1,75. 10.2. ДРЕЙФ НУЛЯ

Для схемы на рис. 10.1 начальное входное напряжение принято равным -f 1,7 В. При таком напряжении в усилителе действуют начальные напряжения и токи, указанные на схеме, а на его выходе имеется некоторое, начальное напряжение, примерно равное указанному на схеме.

Входное положительное, отрицательное или переменное напряжение можно подавать последовательно с напряжением начального смещения, равным 1,7 В, например, между средней точкой потенциометра R\, R2 и базой транзистора VT1 или снимать его с выхода другого усилителя, имеющего такое же начальное напряжение.

Начальное выходное напряжение усилителя можно сделать равным нулю, если его снимать относительно некоторой точки потенциометра, подключенного на выходе к источнику питания. В усилителях постоянного тока наблюдается нежелательное явление-дрейф нуля - изменение выходного напряжения при постоянстве его на входе. Дрейф нуля вызывается изменением напряжения источника питания, температурными изменениями входной характеристики, начального коллекторного тока и параметров транзистора, а также изменениями параметров транзисторов в связи с их старением. Эти причины не равноценны. Напряжение источников питания можно хорошо стабилизировать, стабилизировать же окружающую температуру технически сложно. Как видно из перечисленных причин, вызывающих дрейф нуля, наибольшее



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [69] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0093