М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Поэтому в резистор Яз ответвляется очень малый ток со стороны входа, и эффективное сопротивление этого резистора оказывается соответственно большим. Эта схема подтягивает свою входную цепь вверх и вниз «за ее собственные шнурки». В ланной схеме потенциал левого вывода Я, «следит» за входным сигналом, приложенным к правому выводу этого резистора.
Эффективное сопро- Эмиттерный лоеторитель 109 ав Рис. 5.17. За счет конденсатора С» а нели слелашей обратной связи аффективное сопротивление Я, возрастает, а результате чего входное сопротивление оказыааатса большим. тивление резистора Я, возрастает в число раз, зависяшее от коэффициента усиления напряжения А, эмиттерного повторителя, так как теперь разность потенциалов по переменному току на резисторе лз равна (»,а — А»»ы), и поэтому текуший по нему ток уменьшается в»ы/(»ы — А»»;а ) раз.
Таким образом, следяшая обратная связь с коэффициентом усиления напряжения равным 0,99, приведет к стократному увеличению эффективного сопротивления резистора и, . Очень большое входное сопротивление можно получить с помощью схемы Дарлингтона со следяшей обратной связью. 5.12.7 Подача сигнала в длинные линии Малое выходное сопротивление эмитгерного повторителя полезно не только лля оптимизации передачи напряжения от одной схемы к другой, но и для решения проблемы, связанной с соединением двух блоков посредством длинной линии.
Сушествует два главных затруднения, относяшихся к применению длинных линий: наводки от посторонних сигналов и шунтируюшая емкость. Самой распространенной наводкой является фон от силовой сети переменного тока: в любом здании электрические провода излучают переменное электрическое поле, улавливаемое проводниками соединительных линий. Обычно на практике для передачи небольших по величине сигналов применяют экранированный (коаксиальный) кабель с заземленной оплеткой, которая окружает «опасный с точки зрения наводок» проводник, являясь для него !10 Согласование сопротивлений электрическим экраном.
К сожалению, при использовании экранированных кабелей обостряется проблема шунтируюшей емкости. При типичных значениях погонной емкости, доходящих до 200 пикофарад на метр, такой кабель ведет себя как довольно большой конденсатор на выходе схемы. В результате возникает опасность ослабления высоких частот из-за шунтируюшего действия малого реактивного сопротивления емкости кабеля.
Подача сигнала в линию от источника с малым выходным сопротивлением сводит к минимуму как наводки от сети, так и ослабление, обусловленное емкостью линии. Причина этого становится очевидной при рассмотрении эквивалентной схемы выходной цепи на рис. 5.5. Малое сопротивление источника означает, что малым является сопротивление, включенное параллельно между сигнальным проводом и землей. Типичное значение выходного сопротивления эмиттерного повторителя меньше 50 Ом, и оно скрадывает шунтируюшее действие емкости линии. Такое малое сопротивление источника делает линию также весьма неэффективной антенной и маловероятными наводки от сети.
Еше большего уменьшения паводок от посторонних источников можно достичь, применяя симметричную линию и дифференциальный вход, как зто обсуждается далее в главе 8. 5.13 Истоковый повторитель 5. 13. 1 Расчет схемы Включая нагрузку в цепь истока полевого транзистора, мы получаем показанную на рис. 5.18 схему с обшим стоком или потоковый повторитель. Истоковый повторитель, подобно эмиттерному повторителю, является схемой согласования сопротивлений с коэффициентом усиления напряжения, близким к единице, и с тем дополнительным достоинством, что полевой транзистор по своей природе обладает большим входным сопротивлением.
На рис. 5.19 показана эквивалентная схема истокового повторителя, где приняты во внимание только переменные токи и напряжения точно так же, как это было сделано в отношении эмитгерного повторителя на рис. 5.!4. Коэффициент усиления напряжения истокового повторителя чуть-чуть меньше единицы. Достаточно беглого взгляда на рис. 5.19, чтобы убедиться в этом; между затвором и истоком полевого транзистора имеется лишь малый сигнал 1„, так что гы и ч... отличаются только на эту малую величину, в результате чего коэффициент усиления и оказывается примерно равным 1.
Более подробное рассмотрение подтверждает это и приводит к выражению для коэффициента усиления. Поскольку ток стока ~, пренебрежимо мал, переменный ток стока 1,, как известно, равен току истока ~' . Но ток стока ~', связан с напряжением затвор- исток ча коэффициентом пРопоРциональности, Равным кРУтизне 8 Истоковый повторитель 111 ов Рис. 5.И. Основная схема истокового повторителя. Рис. 5.19. Схема потокового повторителя с точки зрения переменного сигнала. поэтому г,=г,, Далее, согласно закону Ома имеем: Ое! Ь 1 гаи к» Но, как говорилось выше, »и = »и — »,„,, поэтому ,„, = !1 д„,(»,„— »,„,).
Выполняя преобразования, получим » „, = Я! яы»м — Я!Ли»ем, 112 Согласование сопротивлений «,(!+Яг8 )» Яс8 «и, и поэтому коэффициент усиления напряжения равен "ою ггсЫ» Ае — —— «ы 1+ 11сЫ» Если Я,8„» 1, то (5.25) — »1, «лы «» Полагая, что для транзистора типа 2)ч 3819 в схеме на рис 5.18 8 = 2 мА/В, имеем: 4700 х 2 х10 з 9,4 1+ 4700х2х!О з !04 значит, А„= 0,90. Таким образом, мы видим, что в действительности коэффициент усиления напряжения у потокового повторителя не так близок к единице, как у змиттерного повторителя, но эта потеря, как правило, незначительна. 5.13.2 йходное и выходное сопротивления истонового повторителя (5.26) зов и а выходное сопротивление— ! 'г! «) 8»«ы Б» Если 8 выражается в миллиамперах/вольт, то л.„, — в килоомах. Это интересный результат, так как он показывает, что у истокового по- Ток затвора полевого транзистора пренебрежимо мал, так что весь входной ток !» течет по резистору в цепи затвора г! .
Поэтому входное сопротивление потокового повторителя равно Я . Для большинства полевых транзисторов с р-и переходом величина Я может доходить до 200 МОм, прежле чем сам ток затвора станет существенным. В случае МОП-транзисторов с их изолированным затвором можно достичь значений входных сопротивлений вплоть до 1О" Ом. Чтобы найти выходное сопротивление истокового повторителя, мы снова применим все тот же способ его определения путем деления напряжения холостого хода на ток короткого замыкания. Гляля снова на рис.
5.19 и полагая приближенно коэффициент усиления равным единице, видим, что в режиме холостого хода « Если теперь замкнуть выход накоротко, то все напряжение «„ окажется приложенным между затвором и истоком. Следовательно, ток короткого замыкания будет равен: е1ктоковый повторитель 113 вторителя, в отличие от эмиттериого повторителя, выходное сопротивление ие зависит от сопротивления источника сигнала, подключенного ко входу. Для типичного значения крутизны 2 мА/В величина л,„, равна 500 Ом.
Сравнение эмиттериого и истокового повторителей показывает, что первый из иих может обеспечить меньшее выходное сопротивление, чем второй. Однако истоковый повторитель является непревзойденным, когда речь идет о сопряжении с таким источником сигнала с очень большим внутренним сопротивлением, как конденсаторный микрофон. 5.13.3 Улучшенная рабочая точка для иктокового повторителя У простой схемы потокового повторителя иа рис. 5.18 весьма ограниченный диапазон, в пределах которого может колебаться выходное напряжение.
Это происходит из-за неправильного режима покоя по постоянному току. В идеальном случае потенциал истока должен был бы нахолиться посредине между землей и напряжением питания и быть порядка +4 В. Но в случае, когла затвор привязан к земле, потенциал истока ие может быть больше приблизительно +2 В; в противном случае транзистор окажется в режиме отсечки. Режим по постоянному току можно улучшить, подключая резистор цепи затвора только к части сопротивления в цепи истока„как показано иа рис.
5 20. В этой схеме напряжение смешения затвора величиной 1-2 В, необходимое для полевого транзистора, образуется на 1-килоомиом резисторе, тогда как иа оставшейся части резистора в цепи истока (3,3 кОм) падает примерно 3 В, так что потенциал истока, как в идеальном случае, находится посредине между землей и напряжением питания. Рис. 520. Истоковый повторитель с улучшенным режимом по постоянному току. Это простое усовершенствование дает дополнительный выигрыш, заключаюшийся в том, что посредством резистора в цепи затвора величиной 8 зак. 4129.
1!4 Соеласование сопротивлений 2,2 МОм частично осушествляется следяшая обратная связь, поскольку потенциал нижнего вывода этого резистора колеблется с амплитудой, составляюшей примерно 3/4 от величины выходного сигнала. В результате его эффективное сопротивление возрастает приблизительно в четыре раза и входное сопротивление оказывается в районе 10 МОм. Путем простого увеличения сопротивления Я в цепи затвора легко получить значения входного сопротивления в сотни мегаом без какого-либо изменения режима по постоянному току. Другой способ задания режима по постоянному току в истоковом повторителе состоит в том, чтобы поддерживать затвор положительным по отношению к земле с помошью делителя напряжения. На рис.
5.21 приведена такая схема с делителем напряжения, включенным в цепь следяшей обратной связи; ее входное сопротивление — порядка 100 МОм. Затвор поддерживается на уровне +3 В относительно земли, а смешение затвор-исток будет устанавливаться само, так что исток окажется на 1-2 В положительнее затвора, то есть будет иметь положительный потенциал, равный 4-5 В относительно земли; это и есть идеальная рабочая точка при напряжении питания 9 В. Рис. 5 21. Истоковый повторитель со слепящей обратной связью е,„е 100 МОм. 5.14 Усиление напряжения и мощности Хотя коэффициент усиления напряжения у эмиттерного и истокового повторителей меньше единицы, в них происходит значительное усиление мощности, поскольку ток, текуший в выходной цепи, много больше входного тока. Таким образом, эти активные схемы можно противопоставить пассив- Отрицательная абратнаа связь и выходное сопротивление 115 ному трансформатору, в котором при уменьшении выходного сопротивления одновременно понижается напряжение и, конечно, не происходит усиления мошности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
