Специальные схемы для высоких частот

February 1, 2012 by admin Комментировать »

Вступление

Единственным наиболее важным барьером на пути эффективного усиления в области высоких частот является эффект Миллера, из-за которого любая емкость между выходом и входом сказывается, по существу, как емкость, увеличенная в число раз, равное коэффициенту усиления напряжения в данной схеме. Во всех схемах, о которых пойдет речь, предпринята попытка минимизировать эффект Миллера путем уменьшения фактической емкости обратной связи.

С практической точки зрения следует заметить, что экспериментальная проверка высокочастотных свойств усилителей представляет собой специальную задачу, в которой обычный метод «генератор—усилитель- осциллограф» может давать результаты, вводящие в глубокое заблуждение всего лишь из-за того, что применяются более экзотические осциллографы с частотной характеристикой, остающейся ровной вплоть до частот выше 50 МГц. Прежде всего, фактически все осциллографы обладают входной емкостью порядка 30 пФ, а соединительные провода внесут дополнительную емкость; даже при использовании специальных высокочастотных пробников следует ожидать некоторого взаимодействия между измерительным прибором и схемой. В этом параграфе рассматриваются схемы, интересные главным образом сами по себе; при этом не приходится ожидать, что читатель сможет аккуратно проверить их на высоких частотах. Однако тот, кто захочет поэкспериментировать, приобретет практический навык усиления радио- и телевизионных сигналов с помощью соответствующих схем.

Схема с общей базой

Включение транзистора по схеме с общей базой, когда сигнал подается на эмиттер, обеспечивает тот же самый коэффициент усиления напряжения, что и более привычная схема с общим эмиттером. Недостаток схемы с общей базой состоит в малом входном сопротивлении, которое в hfe раз меньше, чем у схемы с общим эмиттером; поэтому во столько же раз меньшим является усиление мощности.

Достоинство схемы с общей базой на высоких частотах заключается в том, что база действует как экран между входом и выходом, так что’эффектом Миллера можно пренебречь. Ослаблению на высоких частотах препятствует также присущее схеме малое входное сопротивление, при котором влияние реактивного сопротивления емкости база—эмиттер оказывается не таким значительным, как в случае схемы с общим эмиттером.

На рис. 7.12 показана практическая схема с общей базой. Расчет величин компонентов для правильного режима по постоянному току точно такой же, как для стабилизированной схемы с общим эмиттером, приведенной на рис. 1.20. В этом каскаде коллекторный ток покоя равен 1 мА, а потенциал базы поддерживается таким, чтобы обеспечить падение напряжения величиной 1 В на 1-килоомном резисторе в цепи эмиттера. Осуществлена развязка базы относительно земли; другими словами, конденсатор емкостью 10 мкФ пропускает все переменные сигналы прямо на землю. Выходной сигнал обычным образом снимается с коллекторной нагрузки, имеющей сопротивление 4,7 кОм.

(1Е — эмиттерный ток в миллиамперах).

Рис. 7.12. Усилитель напряжения на транзисторе, включенном по схеме с общей базой.

На рис. 7.13 приведена упрощенная эквивалентная схема для схемы с общей базой, включающая внутренние емкости. Первое, что необходимо отметить, это то, что входной сигнал приложен непосредственно к малому эмиттерному сопротивлению г, где

Рис. 7.16. Предусилитель для радиодиапазона коротких волн на полевых транзисторах с p-n-переходом в каскодном включении.

Благодаря этому единичному усилению напряжение сигнала на емкости сток—затвор транзистора Тх пренебрежимо мало и эффект Миллера несуществен.

Оконечная нагрузка ZL помещена в цепь стока транзистора Т2 и в данном случае представляет собой резонансный контур с большим сопротивлением на нужной частоте. Поскольку ток стока транзистора Т2 должен равняться току стока транзистора Tv на стоке транзистора Т2 возникает напряжение выходного сигнала, а коэффициент усиления напряжения всей схемы в целом оказывается, как обычно, равным gm Zv Мы видим, таким образом, что роль верхнего транзистора Т2 в каскодной схеме сводится к тому, чтобы поддерживать напряжение на стоке нижнего транзистора Т{ постоянным и в то же время полностью передавать колебания его тока стока в нагрузку Zv Поэтому здесь и коэффициент усиления напряжения, и большое входное сопротивление обычной схемы с общим истоком достигаются без потерь на высоких частотах из-за емкости обратной связи в транзисторе Tv напряжение сигнала на которой пренебрежимо мало.

Точно так же, как и в случае схемы с общей базой, каскодную схему лучше всего снабдить экраном между транзисторами, чтобы избежать связи между входом и выходом. Для настройки усилителя на частоты верхней половины FM-диапазона катушку индуктивности Lx следует изготовить из эмалированного медного провода типоразмера 18 SWG; при диаметре намотки 1 см число витков в ней должно быть равно шести. Чтобы избежать чрезмерного демпфирования катушки малым выходным сопротивлением антенны, следует сделать отвод для подключения антенны на расстоянии одного витка от заземленного конца. У катушки индуктивности Ь2 в цепи стока также шесть витков диаметром 1 см и имеется катушка связи, состоящая из одного витка внутри катушки I, вблизи ее конца, подключенного к шине питания. Настройка на требуемую станцию производится путем изменения емкостей подстроечных конденсаторов Сх и Сг Благодаря большому входному сопротивлению транзистора 7j добротность Q резонансного контура во входной цепи оказывается высокой; поэтому настройка с помощью Сх является более острой. Контур L2—C2 шунтируется сопротивлением стока rd транзистора Т2; поэтому настройка этого контура значительно более тупая.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты