Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №6

Каскад (рис. 4.32) имеет коэффициент усиления, близкий к единице, большое входное и малое выходное сопротивления, приблизительно 200 Ом. На выходе повторителя (рис. 4.32,а) присутствует постоянное напряжение, определяемое потенциалом отсечки полевого транзистора. В схеме рис. 4.32,б 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,) в качестве динамической нагрузки включены VT1 и R3. Эквивалентное сопротивление нагрузки будет определяться выражением

где K_y.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, где 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 шестикаскадный УНЧ с коэффициентом усиления более 10³. 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 K_yu1 = R_кS

_21э и равняется приблизительно 20. На частотах ниже 10 Гц — по формуле K_yu2= (R_к + Х_с)/Х_с, Где Х_с = 1/h_21э

; h_21э — 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

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 VT1 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

Усилитель с низкоомным входом.