Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №5

Журнал «Домашняя лаборатория»

Следовательно, и источники шума транзисторов подключаются к источнику сигнала также последовательно. Таким образом, эквивалентная плотность напряжения входного шума равна:

Е_ш = (e_ш1 + e_ш2)^0,5 = 1,4•e_ш (при e_ш1 = e_ш2).

Как выход из положения применяют параллельное включение транзисторов, что позволяет в n раз уменьшить шумы, где n —

количество параллельно включённых транзисторов. Уменьшению шумов также способствует встречная динамическая нагрузка ДК с помощью отражателя тока, что эквивалентно симметричной нагрузке.

14. Увеличение нагрузочной способности и повышение линейности ДК и его симметрии с помощью введения резисторов R_э (от 100 Ом до 1…2 кОм):

Верхнее значение R_э определяется требуемым усилением напряжения K_u = R_к/R_э, дрейфом нулевого потенциала и шумом сопротивления R_э, т. к. оно включается последовательно с источником сигнала. Иногда с помощью конденсатора, включённого между эмиттерами, вводят коррекцию по опережению.

15. Схема дифкаскада, свободного от эффекта Миллера.

Введение следящей обратной связи в коллектор входного транзистора позволяет нейтрализовать входную ёмкость ДК (СК):

подстроечный резистор устанавливается в такое положение, при котором на верхней рабочей частоте напряжение на коллекторе транзистора равно входному.

16. Симметричный съём сигнала с помощью токового зеркала.

Позволяет уменьшить шумы и увеличить коэффициент усиления по сравнению с простым несимметричным ДК. Резистор RC-цепи по запаздыванию выбирают в пределах 68…680 Ом, конденсатор — в пределах 180…2200 пФ.

17. Компенсация ООС через ёмкости С_к транзисторов ДК с помощью дополнительных транзисторов.

Позволяет расширить полосу пропускания. Дополнительные транзисторы могут быть заменены конденсаторами небольшой ёмкости.

18. Применение каскодного усилителя повышает быстродействие более чем в 10 раз:

19. Прецезионный ДК со следящей связью.

Применение каскода со следящей связью позволяет не только подавлять эффект Миллера, но и нейтрализовать ёмкости С_к.

20. Применение полевых транзисторов в каскоде со следящей связью.

У

дифференциальных усилителей, работающих в режиме большого сигнала, время нарастания и спада переходных процессов различно из-за более медленного разряда ёмкости нагрузки в момент отключения. Этот недостаток исключается в двухтактной схеме.

Схема сдвига уровня

В многокаскадных усилителях, не имеющих гальванической связи между каскадами и охваченных общей отрицательной обратной связью, возникает опасность самовозбуждения на инфранизкой частоте. Как известно, каждый переходной, а также блокирующий конденсатор вносит максимальный сдвиг по фазе на низких частотах до 90°. При наличии трёх и более таких фазовращателей возникает опасность самовозбуждения.

Самовозбуждение не возникает, пока коэффициент усиления при сдвиге фазы 180° меньше единицы (сплошная линия), и сразу же наступает как только коэффициент усиления становится равным или чуть больше 1 (пунктирная линия):

Помимо фазовых искажений, многие типы конденсаторов вносят существенные (до 1 %) нелинейные искажения, а установленные на входе высокочувствительных усилителей, ещё и шумы. Отсюда понятно, насколько важно по возможности обходиться без них.

Особое место среди усилителей занимают усилители постоянного тока, коэффициент усиления которых не изменяется при уменьшении частоты до нулевого значения. Однако при непосредственной связи между каскадами, особенно на транзисторах одной проводимости, приходится согласовывать сравнительно большой (по модулю) потенциал на выходе предыдущего каскада с малым потенциалом на входе последующего. Среди методов согласования каскадов можно выделить четыре наиболее распространённых:

1. С дополнительным источником напряжения в цепи связи.

2. С диодом Зенера (стабилитроном) в цепи связи.

3. С делителем напряжения и дополнительным источником.

Применение делителя с дополнительным источником требует частотной коррекции из-за опасности ограничения полосы пропускания сверху, т. к. возникает интегрирующая RC — цепь. Условие компенсации выглядит следующим образом: R₂C_к = R₃C_вх, откуда C_к = R₃C_вх/R₂. Очевидно, что такой способ коррекции несовершенен, т. к. требует точной настройки и применения каскада, свободного от эффекта Миллера.

Более совершенный каскад.

Здесь резисторы R1-R4 образуют своеобразный мост, в диагональ которого включён конденсатор С. При этом необходимо выполнение условия: R1/R2 = R4/R3. При этом ёмкость конденсатора подбирать нет необходимости, достаточно, чтобы она была несколько больше входной ёмкости. Обычно её выбирают в пределах 220…470 пФ.

4. Со схемой сдвига уровня.