 |
|
Багатокаскадні підсилювачі з резистивно-ємнісними міжкаскадними зв'язками
Найбільш широкого вжитку набули підсилювачі змінного струму з резистивно-ємнісними міжкаскадними зв'язками (з ЯС-зв'язками).
Вони мають добрі частотні властивості, невеликі габарити, високу надійність і тому широко використовуються як при створенні підсилювачів на дискретних елементах, так і в інтегральному виконанні. На рис. 3.29 наведена схема такого підсилювача.
Рис. 3.29 - Двокаскадний підсилювач з резистивно-ємнісним зв'язком
Підсилювач складається з двох каскадів підсилення, виконаних на транзисторах VT1 і VT2 за схемою з СЕ.
Вхідний сигнал після підсилення першим каскадом через конденсатор С2 надходить на вхід другого каскаду, з виходу якого підсилений вдруге через конденсатор С} подається на навантаження RH.
Розрахунок багатокаскадного підсилювача починають з вихідного (останнього) каскаду. Потім, знаючи його вхідну напругу, яка є вихідною напругою попереднього каскаду, приступають до розрахунку попереднього каскаду і т.д. Виходячи з умови забезпечення однотипності, каскади попереднього підсилення виконують однаковими (зазвичай з найбільш можливим коефіцієнтом підсилення). Тому розрахунок завжди зводиться фактично до розрахунку одного каскаду.
| ar2' |
R._ =Rr\\R'\\R
де R= R
R^2 - вхідний опір за змінним струмом другого каскаду; R" =Я'|| R.
n2zs K ' ' и
Амплітудна характеристика такого підсилювача має вигляд, наве-денийнарис. 3.30.
|
| Ueu>A |
а) б)
Рис. 3.30 - Амплітудна характеристика (а) та часові діаграми вихідного сигналу (б) двокаскадного підсилювача з ДС-зв'язками
На ній позначено:
1 -2 - робоча ділянка підсилювача;
| D = |
2-3 - режим насичення.
- динамічний діапазон підсилювача.
На ділянці 1 -2 маємо незначне спотворення форми вихідного сигналу, зумовлене нелінійністю характеристик транзистора. Ступінь спотворень визначається коефіцієнтом нелінійних спотворень
(3.40)
c/,
де Ut - ефективне значення напруги першої (основної) гармоніки вихідного сигналу;
и„ U3,..., Un - ефективні значення напруги другої, третьої і т.д. гармонік вихідногосигналу.
Наявність сигналу на виході підсилювача при U < U і навіть І
J A sx nx n\in \
при 1/ю = 0, визначається власними шумами елементів підсилювача. Це шумовий сигнал, що зумовлений, наприклад, нестаціонарністю процесу інжекції носіїв із емітера в базу біполярного транзистора (до речі, польові транзистори позбавлені цього недоліку, в зв'язку з чим їх часто використовують у першому каскаді підсилювачів малих сигналів);
3. Підсилювачі електричних сигналів
виникають шуми також за рахунок флуктуацій струму при його протіканні через металокомпозиційні, вугільні та інші резистори і т.п. Крім того, причиною вихідних шумів є сигнали, наведені на елементах і з'єднаннях підсилювача зовнішніми електромагнітними полями, завади, що проникають на його вхід з кіл живлення при наявності в них пульсацій напруги.
Для зниження вихідних шумів використовують елементи з малими власними шумами, застосовують екранування, додаткові фільтри, вибирають схеми джёрел живлення з мінімальними пульсаціями.
Другою важливою характеристикою двокаскадного підсилювача з йС-зв'язками є амплітудно-частотна характеристика (АЧХ), зображена нарис. 3.31.
| Ч | ' | / | х Л^ | 2 |
| -J2 | / | f ------------- | IS | Ч |
| І | U о | |||
| І | ||||
| І І | Ла) | |||
| І | **^ | 0) | ||
| { | \ | ( |
Причиною зниження коефіцієнта підсилення на низьких частотах є наявність розділяючих конденсаторів Ср С2, С} і СЕ, оскільки опір конденсатора
У результаті на розділяючих конденсаторах падає частина Рис.3.31 -АЧХдвокаскадного напруги сигналу, що повинен підсилювачазЯС-зв'язками передаватися в наступний каскад або навантаження, а з ростом опору С£, виникає суттєвий B33 за підсилюваним сигналом змінної напруги. Причиною зниження коефіцієнта підсилення на високих частотах є: 1) зниження коефіцієнта передачі транзистора за струмом 0 при
| вгр7 |
> ю
2) наявність у схемі паразитних конденсаторів та індуктивностей, оскільки
| Х1 |
= — = 0;
wC
то зі збільшенням частоти сигналу (або для його вищих складових гармонік) розосереджена ємність ліній зв'язку в межах каскаду шунтує
дм»
3. Підсилювачі електричних сигналів
частину енергії сигналу, що підсилюється, а індуктивність провідників веде до падіння на них напруги. В результаті коефіцієнт підсилення знижується.