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]

Нуль в цепи обратной связи

Можно показать, что при введении нуля в передаточную функцию цепи обратной связи широкополосного усилителя корневой годограф значительно изменяется. Это достигается включением небольшой шунтирующей емкости параллельно цепи обратной связи. Для трехкаскадного усилителя с обратной связью (рис. 8-14) нуль в цепи обратной связи может быть получен включением конденсатора Собр небольшой емкости параллельно резистору обратной связи 7?обр. В результате на действительной оси будет иметь место нулевая передача в точке 2i, определяемой выражением

2i= -

jRoCpCo6p

(8-20)

Если соответствующим выбором емкости Собр точка z\ располагается правее рч между р и рг, то вид корневого годографа изменяется, как показано на рис. 8-16,в. Из рисунка видно, что полюсы теперь удаляются от действительной оси и располагаются между рг и рг, а не между Pi и р2, как было ранее. Следовательно, полюсы при замкнутой цепи обратной связи и q теперь располагаются дальше от начала координат. В большинстве случаев величина емкости Собр, необходимая для получения нулевой обратной связи, не превышает нескольких пикофарад. Следовательно, емкость такой величины также легко изготовить в монолитной схеме без существенного ее усложнения и увеличения площади пластинки.

8-7. УСИЛИТЕЛИ ТОКА

При проер;тировании очень широкополосных монолитных схем усилители тока имеют определенные преимущества перед усилителями напряжения. Так как большая часть паразитных параметров монолитных схем представляет собой емкости, полоса пропускания усилителя может быть сделана более широкой.

/т S

I 81

Рис. 8-17. Схема усилителя тока с взаимными связями или так называемого «токового элемента».

если, ПО возможности, все операции над сигналом будут выполняться с помощью усилителей тока, а не усилителей напряжения. При этом можно устранить приложение больших напряжений к паразитным емкостям. Транзистор в качестве усилителя тока с успехом применяется вплоть до частоты /т- Частотный диапазон для большинства усилителей напряжения оказывается значительно ниже из-за больших фазовых сдвигов, обусловленных передачей напряжения через транзистор на высоких частотах. Следовательно, длж максимального использования частотных возможностей биполярного транзистора его следует применять в качестве усилителя тока, если это возможно. Даже в тех случаях, когда необходимо осуществить усиление напряжения, напряжение входного сигнала можно преобразовать в ток, усилить его с помощью нескольких каскадов усилителей тока и затем на выходе снова преобразовать в напряжение.

На рис. 8-17 показана схема усилителя тока с взаимными связями, или так называемый «токовый элемент», который может с успехом применяться для усиления тока в диапазоне вплоть до частоты /т транзистора. Линейность этой схемы в сильной степени зависит от хоро-



шего согласования и идентичного изменения характеристик монолитных элементов схемы, особенно падения напряжения на участке база - эмиттер транзисторов.

По виду схема токового элемента рис. 8-17 очень близка к схеме четырехквадрантного умножителя, который был описан в гл. 7 (см. рис. 7-4 и 7-5). Если предположить, что элементы схемы хорошо согласованы между собой, а коэффициент усиления транзисторов по току 3>1, то работу токового элемента можно пояснить следующим образом. Входные сигналы подаются от двух различных источников тока /ei и /б2, которые связаны с полным током соотношениями

/б1=л;/б и /б2=(1-х)1б.

(8-21)

Далее из анализа, приведенного в § 7-4, следует, что коллекторные токи транзисторов Гг и Гз также пропорциональны:

/г /б2

и /, = Jc/9. (8-23)

(8-22)


Рис. 8-18. Схема широкополосного усилителя напряжения, в которем токовый элемент использован в качестве промежуточного усилительного каскада.

Так как коллекторы транзисторов Гг и Гз перекрестно соединены с коллекторами транзисторов Ti и Ti,, токи h, h и h, h, суммируясь, образуют выходные токи (h+h) и (/2-1-/4). Коэффициент усиления каскада определяется следующим выражением:

j.ih + II+J (8-24)

Как видно из уравнения (8-24), коэффициент усиления определяется отношением токов, связанных то.яь~ ко с двумя транзисторами Ti, Гзили Гг, Г4.

На рис. 8-18 приведена схема усилителя напряжения, в котором токовый элемент использован в качестве промежуточного усилительного каскада. С помощью эмиттерных резисторов отрицательной обратной связи выполняется линейное преобразование входного напряжения в токовый сигнал. Таким же образом на согласованных резисторах нагрузки /?н выходной токовый сигнал преобразуется в напряжение. Коэффициент усиления каскада по напряжению выражается формулой

Если требуется обеспечить более высокое усиление тока, то можно попользовать несколько последовательных токовых элементов, как это показано на рис. 8-19. При этом коэффициент усиления по току схемы, содержащей п токовых элементов, будет равен:

.==l + J]/3;. (8"6)

Tav как усилительный элемент на рис. 8-17 является усилителем тока, последовательное включение, нескольких таких элементов, как показано на рис. 8-19, кроме того, обеспечивает более эффективное использование тока, потребляемого



от источника питания. Поскольку большинство цепей схемы оказывается включенным последовательно •с источником питания, через них протекает один и тот же ток. Уровень смещения, необходимый для нормальной работы усилительного каскада, очень невелик, поэтому для того, чтобы обеспечить смещение на все ка1скады схемы, можно использовать диодную цепочку, как это показано на рис. 8-19.

Усилительные возможности одного каскада или элемента на высоких частотах пропорциональны произведению Р/р=/т транзисторов, используемых в схеме. При заданной величине fr частотная характеристика усилительного элемента приближенно может быть выражена через один доминирующий полюс Pil

= - (8-27)

где Кг - коэффициент усиления по току одного каскада, определяемый равенством (8-24). При данных геометрических размерах транзистора /т будет максимальна только при определенной величине тока эмиттера. Следовательно, при разработке усилительных каскадов необходимо


обращать внимание на выбор геометрических размеров транзисторов, так чтобы значение каждого из них было близким к оптимальному Б его рабочей точке. Это означает, что при последовательном соединении нескольких усилительных каскадов или элементов, как это показано на рис. 8-19, площади эмиттеров двух верхних транзисторов Ts и Ts должны быть больше, а двух нижних транзисторов Т и Т меньше на величину, которая зависит от тока /э1.

При включении нескольких одинаковых усилительных элементов для обеспечения требуемого усиления уменьшение полосы пропускания многокаскадного усилителя характеризуется коэффициентом сужения полосы Y

Y=(2"-l)/ (8-28)

где п - число одинаковых каскадов лтногокаскадного усилителя. Таким образом, если п одинаковых усилительных элементов, каждый из которых имеет коэффициент усиления по току Кг, соединяются в многокаскадный усилитель, то полоса пропускания такого усилителя на уровне 3 дБ приближенно будет равна:

здв -1- (8-29)

Монолитный вариант схемы многокаскадного усилителя, приведенной на рис. 8-19, был изготовлен на пластинке размером 1,25X1,5 мм. Схема состоит из трех усилительных элементов, выполненных на высокочастотных интегральных транзисторах, которые имеют частоту /т около 1200 МГц. Б таблице приведены некоторые данные, характеризующие возможности этой схемы:

Рис. 8-19. Последовательное соединение нескольких токовых элементов.

Усиление по току

Время нарастания сигнала, не

Полоса по уровню 3 дБ, МГц

0,63

0,81



[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]

0.0008