- •Лекция 6 усилительные каскады на полевых транзисторах
- •6.1. Термостабилизация режима усилительнго каскада на пт
- •6.2. Основные схемы питания и термостабилизации пт
- •6.3. Анализ усилительных каскадов на пт в режиме усиления сигнала
- •6.3.1. Усилительный каскад на пт с ои
- •6.3.2. Усилительный каскад на пт с ос
- •6.3.3. Усилительный каскад на пт с оз
- •7.1.2. Шумовые параметры уп
- •7.1.3. Расчет шумовых характеристик уу
- •7.2. Усилительные каскады с высоким входным сопротивлением
- •7.3. Усилительные секции
- •Лекция 8 широкополосные и импульсные усилители
- •8.1. Особенности формирования ачх широкополосных трактов
- •8.2. Особенности выбора рт в импульсных каскадах
- •8.3. Метод анализа импульсных искажений
- •8.4. Анализ усилительных каскадов в области малых времен
- •8.5. Анализ усилительных каскадов в области больших времен
- •8.6. Связь временных и частотных характеристик усилительных каскадов
- •8.7. Простейшие схемы коррекции ачх и пх
- •Лекция 9 усилители с обратной связью
- •9.1. Применение в усилителях оос
- •9.2. Усилительный каскад с последовательной оос по току
- •9.3. Усилитель с последовательной оос по напряжению
- •9.4. Усилительный каскад с параллельной оос по напряжению
- •9.5. Усилитель с параллельной оос по току
- •9.6. Усилительный каскад с комбинированной оос
- •9.7. Дополнительные сведения по ос
- •9.7.1. Многокаскадные усилители с оос
- •9.7.4. Динамические искажения в схемах с ос
- •Лекция 10 усилители мощности
- •10.1. Общие сведения
- •10.2. Классы усиления
- •10.3. Однотактные ум
- •10.4. Двухтактные ум
- •Лекция 11 усилители постоянного тока
- •11.1. Общие сведения об упт
- •11.2. Способы построения упт
- •11.3. Упт прямого усиления
- •11.4. Упт с преобразованием (модуляцией и демодуляцией) сигнала
- •11.5. Дифференциальные усилители
- •11.5.1. Реализация ду
- •11.5.2. Схемы включения ду
- •11.5.3. Точностные параметры ду
- •Список принятых сокращений
- •Содержание
7.2. Усилительные каскады с высоким входным сопротивлением
В основных схемах усилительных каскадов без применения специальных мер БТ позволяют получить входное сопротивление Rвх порядка 1 кОм, ПТ с управляемым p-n-переходом – порядка 1 МОм, а ПТ с изолированным затвором – порядка 10 МОм. Тщательным выбором типов УП (с минимальными токами входного электрода), его режимов (в области микротоков) и схемы подачи смещения на входной электрод удается повысить указанные значения на порядок. В среднем на два порядка увеличить входное сопротивление Rвх усилителя позволяет использование каскада-повторителя (см. подразд. ), который однако не дает усиления по напряжению.
При практической реализации схемы с ОК по типовому варианту (см. рис. *.*) возникает проблема по рациональному построению схемы питания базовой цепи на постоянном токе. С точки зрения обеспечения стабильности и определенности режима работы транзистора на постоянном токе в базовом делителе должны быть применены низкоомные резисторы. Но такие резисторы существенно повышают общую входную проводимость каскада с ОК.
Указанного недостатка лишена схема на рис 7.*. в ней сочетается возможность обеспечения низкоомной базовой цепи на постоянном токе с низким значением входной проводимости на переменном токе. В этой схеме токозадающий потенциал к базе транзистора подводится через относительно низкую резистивную цепь R1, R2 и R3. На переменном токе конденсатор C2 передает сигнальный выходной потенциал uвых к нижнему (см. рис 7.*) зажиму резистора R3. Сигнальная разность потенциалов на этом резисторе в условиях K0≈0 приблизительно равна нулю, в результате чего входной сигнальный ток практически не ответвляется в цепь резистора R3.
Рис. 7.*. Каскад с ОК с высоким входным сопротивлением при низкоомном базовом делителе.
При анализе свойств схемы на рис 7.*. на переменном токе следует учитывать, что в ней в качестве нагрузки Rн выступает не только резистор Rэ, но и параллельно ему включенные резисторы R1 и R2. Расчет общей входной проводимости схемы следует производить по формуле
,
где .
Дальнейшее повышение входного сопротивления Rвх достигается применением сдвоенных повторителей. Простейший сдвоенный повторитель (рис. 7.4а), иначе называемый повторителем с составным транзистором, можно рассматривать как одиночный каскад, в котором установлен транзистор с параметрами, эквивалентными данному соединению двух транзисторов, в частности с результирующим коэффициентом передачи тока
,
что позволяет резко увеличить динамическое входное сопротивление, выражаемое формулой R’вх=(h21э1+1)Rнэ, где Rнэ = Rэ||Rн.
Рис. 7.4. Схемы сдвоенных эмиттерных повторителей.
При этом обычно Rвх начинает ограничиваться коллекторной проводимостью первого транзистора (значениями rк и Cк). Снять это ограничение позволяет схема с дополнительной ОС, вводимой в цепь коллектора первого транзистора (рис. 7.4б), уменьшающей шунтирующее действие элементов rк и Cк в (1–K0) раз, где K0 – общий коэффициент усиления по напряжению обоих транзисторов. Аналогичное построение сдвоенных истоковых повторителей применяется для уменьшения их входной емкости, обусловленной проходной емкостью Cпр усилительного прибора.
Подключая резистор R1 цепи смещения к коллектору первого транзистора (рис. 7.5), уменьшают и его шунтирующее влияние на входное сопротивление каскада. Можно уменьшить и приведенную ко входу каскада проводимость резистора R2, если ввести последовательно с ним выходное напряжение сдвоенного повторителя, как показано на рис. 7.5.
Рис. 7.5. Включение делителя в цепи базы первого транзистора, содействующее ослаблению его шунтирующего действия на входное сопротивление сдвоенного эмиттерного повторителя.
Помимо сдвоенных повторителей с одинаковыми УП применяются комбинированные, состоящие из эмиттерного повторителя во втором каскаде и истокового повторителя в первом каскаде. На рис. 7.6 показана практическая схема одного из таких повторителей, обладающих входным сопротивлением 50 Мом (на частоте 10 кГц оно снижается до 20 Мом).
Рис. 7.6. Принципиальная схема комбинированного сдвоенного повторителя на ПТ и БТ с входным сопротивлением 50 МОм.
Усилители с особо высоким входным сопротивлением (109 Ом и выше), так называемые электрометрические, могут быть выполнены на ПТ, в особенности с изолированным затвором. Известен также способ повышения малой активной входной проводимости усилителя за счет применения параметрических устройств, например модулятора с варикапами. В отличие от каскадов-повторителей такие устройства позволяют наряду с высоким входным сопротивлением получить низкий уровень шума, чего трудно добиться с присутствующим в схемах повторителей большим сопротивлением ОС. Уменьшить коэффициент шума усилителей, в которых высокое входное сопротивление получается путем применения глубокой ООС, можно заменой местной ОС петлей, охватывающей два и более каскадов с большим коэффициентом усиления [ ].
С помощью однотранзисторного каскада не удается обеспечить желаемый KU, Rвх и Rвых, поэтому усилители приходится выполнять по многокаскадной схеме. Для упрощения схемы используют уже готовые секции.