12.1. Оптимальный выбор транзистора

Суть оптимального выбора транзистора с минимальным коэффициентом шума заключается в выборе транзистора, в зависимости от сопротивления источника сигнала:

• если сопротивление источника сигнала > n10 кОм (где n – целое число), то следует выбирать полевой транзистор;

• если сопротивление источника сигнала < n1 кОм (где n – целое число), то следует выбирать биполярный транзистор.

12.2. Оптимальный выбор рабочей точки

Оптимальный выбор рабочей точки заключается в изменении положения рабочей точки, в соответствии с выражением (12.4).

,

(12.4)

где – ток транзистора в оптимизированной рабочей точке, и – токи коллектора и эмиттера транзистора в исходной рабочей точке соответственно, S – крутизна характеристики, R_c – сопротивление генератора сигнала, r_б – базовое сопротивление транзистора (объемное сопротивление базы транзистора), y_Вх – входная проводимость, y_ш – эквивалентная шумовая проводимость.

Шумовая проводимость y_ш определяется по формуле (12.5).

,

(12.5)

где – среднеквадратическое значение шумового напряжения на выходе усилителя при разомкнутом выходе, – среднеквадратическое значение шумового напряжения на выходе усилителя при КЗ на выходе, k – постоянная Больцмана, – полоса рабочих частот усилителя, K₀ – номинальный коэффициент усиления усилителя.

12.3. Оптимальное согласование по шумам

Оптимальное согласование по шумам осуществляется в соответствии с критерием оптимальности, которым является выполнение равенства (12.6).

(12.6)

Как видно из выражения (12.6), условие согласования по шумам не совпадает с условием согласования по мощности (12.7).

(12.7)

При выполнении оптимизации с использованием всех трех способов результирующий коэффициент шума усилительного каскада оценивается по формуле (12.8).

(12.8)

Контрольные вопросы

48. Как уменьшить тепловой шум усилителя?

    1. Уменьшить номиналы используемых в усилителе сопротивлений.

    2. Уменьшить температуру усилителя, используя различные системы охлаждения.

    3. Уменьшить полосу усиливаемых частот.

    4. Увеличить коэффициент усиления усилителя.

    5. Увеличить запас усилителя по усилению.

49. Какой каскад многокаскадного усилителя оказывает наибольшее влияние на общий коэффициент шума?

    1. Наиболее шумящий каскад.

    2. Каскад с наибольшим коэффициентом усиления.

    3. Первый каскад.

    4. Последний каскад.

    5. Каскад с ВЧ коррекцией.

50. Какие способы позволяют уменьшить шум в усилительном устройстве?

    1. Оптимальный выбор транзистора.

    2. Оптимальный выбор рабочей точки.

    3. Оптимальное согласование по шумам.

    4. Все перечисленные способы.

    5. Ни один из перечисленных способов.

13. Усилители, охваченные 100% оос

Повторители напряжения имеют следующие отличительные особенности по сравнению с типичными усилительными каскадами:

1. сохранение полярности сигнала, т.е. фаза входного и выходного сигналов совпадают;

2. отсутствие способности усиливать напряжение, т.е. коэффициент усиления по напряжению в таких устройствах меньше 1;

3. весьма большое усиление по току , даже больше, чем у каскада, собранного по схеме с общим эмиттером или общим истоком;

4. очень большое входное сопротивление ;

5. малое выходное сопротивление , близкое к выходному сопротивлению каскада с общей базой или общим затвором;

6. широкополосность, обусловленная малой входной емкостью;

7. отсутствует сопротивление в цепи коллектора (цепи стока) транзистора.

Данные особенности повторителей напряжения обусловлены:

во-первых, схемой включения транзистора,

во-вторых, введением 100%-ой ООС,

в-третьих, местом съема выходного сигнала (эмиттер или исток). Вследствие приведенных свойств повторители напряжения используются в многокаскадных усилителях в качестве буферных каскадов (устройств согласования), от которых требуется получить большое входное и малое выходное сопротивления.