Радиоэлектронные устройства (справочник) (стр. 20 )

Положение переключателя II включает декаду в цепь ООС. В этом случае включение тран­зисторов VT2 — VT5 реализует схе­му с коэффициентом усиления ОУ, равным 1, 2, 3 и т. д. Максималь­ный коэффициент усиления ра­вен 32. Амплитуда входного сиг­нала не должна превышать 5 В. Вместо транзисторов VT1 — VT5 может быть использована инте­гральная микросхема К198НТ1.

Рис. 4 26 Рис. 4.27 Рис. 4.28

Рис. 4 29

Управление с помощью поле­вых транзисторов коэффициентом усиления. С помощью полевых транзисторов, включенных в схему моста, можно в широких пределах-управлять коэффициентом переда­чи ОУ (рис. 4.28). Несмотря на то, что сопротивление сток — исток полевого транзистора нелинейно меняется от напряжения в затворе, в данной схеме линейность сохраняется, в широких пределах. Это достигается благодаря изменению в небольших пределах напряже­ния между истоком и стоком при большом диапазоне изменения сиг­нала. Коэффициент усиления схемы определяется по формуле Ky. u= =R4Uyпp/R2UЗИотc, где Uупр — управляющее напряжение на за­творе; Uзи отс — напряжение отсечки полевого транзистора.

Усилитель с диодной регулировкой коэффициента усиления. Ре­гулировка коэффициента усиления в схеме (рис. 4.29) осуществляется за счет изменения сопротивления кремниевого диода в зависимости от протекающего через него постоянного тока. Возможны два вари­анта включения диода: параллельно эмиттерному сопротивлению и параллельно коллекторному сопротивлению. В первом случае с уве­личением протекающего тока через диод или при увеличении напря­жения на диоде коэффициент усиления возрастает. Это связано с тем, что общее сопротивление в эмиттере транзистора для перемен­ного тока уменьшается. Во втором случае сопротивление диода, под­ключенного параллельно резистору R3, уменьшает коэффициент усиления с увеличением тока, протекающего через него. Схема эффек­тивно работает при входном сигнале не более 10 мВ. Управляющее напряжение меняется от 0 до 12 В. Это напряжение можно снизить, если уменьшить сопротивление резистора R5.

Рис. 4.30 Рис. 4.31

Рис 4.32 Рис. 4.33

Малошумящий усилитель на интегральных микросхемах. Усили­тель состоит из двух микросхем (рис. 4.30). Полевой транзистор микросхемы DA1 обеспечивает входное сопротивление усилиМОм и емкость 2 пФ. Коэффициент усиления, равный 100, обеспечивается интегральной микросхемой DA2, в которой применена глубокая ООС При замкнутом входе собственный шум усилителя в полосе частот от 20 Гц до 20 кГц не превышает 10 мкВ Неравно­мерность амплитудно-частотной характеристики в той же полосе не более 1,5%. На сопротивлении нагрузки 3 кОм схема создает вы­ходной сигнал с амплитудой до 2 В.

Предварительный усилитель на полевом транзисторе. Усилитель для емкостных датчиков (рис. 4.31) потребляет ток 10 мкА от источ­ника питания 3 В. В этой схеме полевой транзистор работает с коэф­фициентом передачи, равным приблизительно 5, а транзисторы VT2 a VT3 входят в составной повторитель. Напряжение отсечки полевого транзистора должно быть меньше 1 В. Входное сопротив­ление каскада равно 1 МОм, а выходное сопротивление приблизи­тельно 5 кОм. Напряжение шумов, приведенное ко входу менее 50 мкВ в полосе частот от 20 Гц до 20 кГц

Составной каскад на полевом и биполярном транзисторах. Кас­кад (рис. 432) имеет коэффициент усиления, близкий к единице, большое входное и малое выходное сопротивления, приблизительно 200 Ом. На выходе повторителя (рис. 4.32, о) присутствует постоян­ное напряжение, определяемое потенциалом отсечки полевого тран­зистора. В схеме рис. 4.32,6 постоянная составляющая на выходе отсутствует. Она скомпенсирована подачей через резистор R3 под­питывающего напряжения от второго источника питания. Посколь­ку напряжение отсечки полевых транзисторов имеет разброс, то для каждого конкретного транзистора VT1 необходимо регулировать резистор R3.

Усилитель с динамической нагрузкой. Для увеличения коэффи­циента усиления на транзисторе VT2 (рис. 4.33, с) в качестве дина­мической нагрузки включены VT1 и КЗ. Эквивалентное сопротивле­ние нагрузки будет определяться выражением

где

Kу. и=R2/R3 — коэффициент передачи транзистора VT2 по постоян­ному току. Если принять R3=R2, то коэффициент усиления резко увеличивается и транзисторы входят в насыщение. Поэтому должно выполняться неравенство R2>R3. Для переменной составляющей сигнала сопротивление в цепи истока VT2 определяется емкостью конденсатора С, которая в свою очередь определяется полосой ча­стот входного сигнала.

Усилитель с большим коэффициентом усиления. При создания усилителей с большим входным сопротивлением и большим коэффи­циентом усиления необходимо уделять особое внимание его устойчи­вости. В частности, необходимо получать высокую степень развязки по цепям питания. Приведенная схема трехкаскадного усилителя (рис. 4 34) имеет хорошую развязку одного каскада от другого. В усилителе отсутствует ПОС, что достигнуто с помощью биполяр­ных транзисторов. Выходной сигнал каскада «развязан» от цепей пи­тания через большое выходное сопротивление биполярного транзи­стора. Кроме того, значительно ослаблена паразитная емкостная ОС через емкости коллектор — база и сток — затвор Между двумя последовательно включенными емкостями существует малое сопро­тивление перехода база — эмиттер биполярного транзистора.

Положительные свойства каскада позволяют создать шестикас-кадный УНЧ с коэффициентом усиления более 10е. На вход усилите­ля подается сигнал менее 1 мкВ от источника с внутренним сопро­тивлением 10 кОм. На выходе присутствует сигнал с амплитудой бо­лее 2 В. Для ослабления шумов между каскадами возможно при­менение узкополосных фильтров. Усилитель устойчиво работает при пульсации напряжения питания до 15 %. Изменение напряжения питания не сказывается существенным образом на форме выходного сигнала и не проходит на выход схемы. Нестабильность питания ог­раничивает максимально возможную амплитуду выходного сигнала.

Трехкаскадный усилитель имеет полосу пропускания от 10 Гц до 100 кГц по уровню 0,9. Эффективное напряжение шума, приве­денное ко входу, при входном сопротивлении 100 кОм составляет 70 мкВ. Коэффициент усиления отдельного каскада на частотах свы­ше 10 Гц определяется по формуле Kу u1=RкS21Э и равняется при­близительно 20 На частотах ниже 10 Гп — по формуле Ку u2= (Rк+ +Хс)/Xc, Где Хс — 1/wСэ; h21э — коэффициент передачи по току би­полярного транзистора, a S — крутизна полевого транзистора. Для расширения полосы частот ниже 10 Гц необходимо увеличить ем­кость конденсатора С1 или увеличить сопротивление резистора R1. Однако увеличение сопротивления резистора R1 требует также уве­личения сопротивления резистора R4, чтобы избежать насыщения биполярного транзистора. С увеличением R4 уменьшается ток через полевой и биполярный транзисторы, что влечет за собой уменьше­ния и S Кроме того, начинают сказываться нелинейности вольт-амперной характеристики обоих транзисторов

Рис. 434

Уменьшение порога открывания составного эмиттерного повто­рителя. В схеме составного эмиттерного повторителя (рис 4 35) для уменьшения нелинейных искажений, связанных с порогом открывания транзисторов, включен транзистор VTL Напряжение между коллек­тором и эмиттером этого транзи­стора регулируется с помощью ре­зистора R1. В результате рабочее напряжение смещения транзисто­ров VT2 и VT3 становится ста­бильным и не зависит от ампли­туды -входного сигнала. Кроме того, повышается температурная стабилизация выходных транзи­сторов

Рис. 4.35 Рис 4.36

Усилитель с низкоомным вхо­дом. Схема усилителя (рис.436) состоит из двух транзисторов, где первый каскад собран по схеме с ОБ Усилитель имеет малое входное сопротивление. Для схемы входным сигналом является ток, который определяется емкостью конденсатора. Коэффициент усиления описывается выражением К= =jwh2l3R2C при условии, что 1/wС>h11Б, где h11Б =10 Ом — вход­ное сопротивление транзистора в режиме с ОБ; A2i Э — коэффициент

передачи транзистора VT2. Усилитель для входного сигнала с часто­той 1 кГц имеет коэффициент усиления приблизительно 100. Выход­ной сигнал сдвинут по фазе на 90° по отношению к входному. Этот сдвиг сохраняется в диапазоне частот от 20 Гц до 1 МГц. При по­строении двух и более каскадов можно применить интегральные микросхемы с набором транзисторов.

6. УСИЛИТЕЛИ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМИ СВЯЗЯМИ НА ТРАНЗИСТОРАХ

Малошумящий низкоомный предварительный усилитель.

Усилитель (рис. 437) имеет входное сопротивление 5 Ом. Низкое входное сопротивление каскада получено в результате применения в определенных отношениях ПОС и ООС. Часть эмиттерного сигна­ла транзистора VT2, поступающая на базу транзистора VT1, созда­ет ООС, а коллекторный сигнал транзистора VT3 — ПОС.

Низкое входное сопротивление усилителя позволяет значитель­но уменьшить шумы усилителя Спектральная платность собствен­ных шумов при разомкнутом входе составляет 2-10-4 мкВ/Гц. Ко­эффициент усиления каскада равен примерно 40. Полоса пропуска­ния определяется емкостью конденсатора С1.