Главная  Интегральный монолит 

[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]

менить отрицательную обратную связь.

При работе на низких частотах коэффициент усиления по напряжению Ки каскада с эмиттерной связью приближенно равен половине аналогичного коэффициента каскада с общим эмиттером. При равных токах транзисторов Ti и Гг коэффициент усиления по напряжению на низкой частоте можно записать Б следующем виде:

(8-4)

где St - крутизна характеристики транзисторов Ti или Гг.

Хотя коэффициент усиления по напряжению каскада с эмиттерной связью приблизительно равен половине коэффициента усиления каскада с общим эмиттером, щирина полосы пропускания по уровню 3 дБ значительно превышает удвоенную полосу каскада с общим эмиттером. Так как схема усилительного каска-

да с эмиттерными связями объединяет большинство преимуществ составных устройств ОК-ОЭ и ОЭ- ОБ, ее широкополосные свойства особенно заметно проявляются прн больших величинах сопротивлений

Rbii и Rn-

Усилительный каскад с эмиттерной связью обладает очень высокой стабильностью смещения благодаря обратной связи, которая обеспечивается источником тока смещения /т. Поэтому этот каскад очень хорошо подходит для использования в схемах с непосредственной связью-и его можно применять в качестве «строительного блока» при проектировании многокаскадных усилителей и ограничительных устройств.

На рис. 8-4 приведена практическая схема широкополосного усилителя, в которой использованы составные устройства. Она также иллюстрирует возможность взаимного-соединения ряда исходных составных устройств, показанных на рис

Выхпд 5 о


Рис. 8-4. Схема широкополосного усилителя (RCACA3040), в котором использованы составные устройства.



8-2 и 8-3, для образования более сложных составных схем. Например, в схеме на рис. 8-4 входной каскад образован соединением составных схем ОК-ОЭ и ОЭ-ОБ на транзисторах Ti, Tz и Тз, которые •соответственно включены по схеме •с общим коллектором, общим эмиттером и общей базой. В свою очередь это составное устройство через -эмиттерную цепь связано с симметричным аналогичным устройством на транзисторах Т, Т и Ге, образуя дифференциальный входной каскад. На рисунке эти составные устройства выделены пунктирными линиями. Каскады по схеме с общим коллектором на транзисторах Т-, и Тц используются для обеспечения низкого выходного сопротивления дифференциального выхода схемы. Коэффициент усиления по напряжению для рассматриваемой схемы на низких частотах при подаче сигнала на одиночный вход можно приближенно записать в виде

Ки - ЗчЯз,

(8-5)

где St - крутизна характеристики составного входного устройства, об--разованного транзисторами Ti, Tz, Тз или Т4, Ts, Те, определяемая формулой

5.=

2U-r

(8-6)

где /т - ток смещения, задаваемый транзистором То.

На рис. 8-5 показана частотная зависимость коэффициента усиления ЛО напряжению широкополосной

\

1 i 1 1 1 \

D,DJ D,1 1,0 JD WD МГц

.. 8

Частотная зависимость коэ

циента усиления по напряжению усилителя, показанного на рис. 8-4.

усилительной схемы, показанной на рис. 8-4, при подаче сигнала на одиночный вход и -/?вн=50 Ом. Заметим, что полоса пропускания на уровне 3 дБ равна приблизительно 55 МГц, а коэффициент усиления по напряжению в этой полосе около 30 дБ. Однако, поскольку в схеме усилителя использованы составные устройства, его частотная характеристика быстро падает на высоких частотах со скоростью 18 дБ на октаву.

8-3. нейтрализация КОЛЛЕКТОРНО-БАЗОВОЙ ЕМКОСТИ

Паразитная обратная связь через коллекторно-базовую емкость является наиболее существенной причиной, которая ограничивает частотную характеристику усилительного каскада с общим эмиттером. В дифференциальном усилительном каскаде влияние этой паразитной емкости можно в значительной степени уменьшить применением мо-

.. i .

J

Рис. 8-6. Схема нейтрализации коллекторно-базовой емкости Б дифференциальном усилительном каскаде.



стиковой схемы нейтрализации, как это показано на рис. 8-6,а.

В симметричном дифференциальном каскаде переменное напряжение на коллекторах транзисторов Ji и Тг имеет одинаковые амплитуды, но сдвинуто по фазе на 180°.

Следовательно, обратные связи на базы транзисторов Т и Га-через внешние емкости Сг и Ci будут в противофазе с внутренней обратной связью через Ск каждого из транзисторов. Путем выбора емкостей Ci и Сг, имеющих такую же величину, как Ск, можно нейтрализовать паразитную обратную связь через коллекторно-базовую емкость Ск-

В неинтегральных схемах, выполненных на дискретных элементах, практическое применение такого метода нейтрализации встречает серьезные затруднения, так как для хорошей нейтрализации Ск необходимо, чтобы емкости обратной связи Ci и Сг были хорошо согласованы по величине с емкостью Ск, по крайней мере с точностью не ниже ±10%. В практических устройствах величина емкости коллектора Ск менее 1 пФ и ее абсолютная величина заранее может быть известна с точностью в лучшем случае ±20%. Более того, коллекторно-базовая «мкость Ск зависит от конкретной рабочей точки транзистора, частоты и температуры. Конденсаторы в дискретном исполнении невозможно согласовать с такой точностью по величине емкости, и они не могут отслеживать изменения коллекторно-базовой емкости. По этим причинам применение дискретных конденсаторов в схеме нейтрализации, показанной на рис. 8-6,а, оказывается неэффективным.

Так как для схемы нейтрализации коллекторно-базовых емкостей требуются не только точные абсолютные значения элементов, а хорошо согласованные и следующие за изменениями величины Ск емкости, такая схема нейтрализации почти идеально приспособлена для

изготовления ее в монолитной форме. Конденсаторы обратной связи Ci и Сг можно изготовить в интегральной форме в виде коллекторно-базовых емкостей дополнительных транзисторов Т и Г4, как показано на рис. 8-6,6. Все четыре транзистора, показанные на рисунке, можно спроектировать одинаковой геометрической формы и одновременно изготовить на одной интегральной пластинке. Поэтому они обладают согласованием, близким к идеальному, и их характеристики одинаково изменяются с температурой. Кол-лекторно-базовые емкости транзисторов Tz и Г4 очень хорошо согласованы с емкостями Ск транзисторов Ti и Тг, и если их включить по схеме, как это показано на рис. 8-6,6, то при этом будет обеспечена эффективная нейтрализация влияния коллекторных емкостей Ск транзисторов Ti и Тг. Обратная передача сигнала через паразитную емкость Ск является особенно неприятной в схемах полосовых усилителей промежуточной частоты, когда обратное взаимодействие между входом и выходом каскада сильно затрудняет настройку многокаскадных усилителей. Путем применения схемы нейтрализации, изображенной на рис. 8-6, обратная связь через емкость Ск снижается на 95% в широком диапазоне условий работы усилителя (температура, частота, положение рабочей точки).

При этом нужно иметь в виду, что в монолитных схемах дополнительная стоимость и сложность, обусловленные введением цепей нейтрализации, оказываются очень незначительными. Транзисторы Гз и 74 имеют общие коллекторы с тран-.писторами Ti и Гг соответственно. Поэтому для них не требуются отдельные изолированные области. Следовательно, увеличение размеров интегрального кристалла, обусловленное добавлением в схеме транзисторов Гз и Г4, будет невелико..

Схема нейтрализации, приведенная на рис. 8-6, имеет один серьез-



[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]

0.0009