М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Поскольку речь идет об усилении на высоких частотах (в области 400-800 МГц), индуктивность равна всего лишь 3 см (3 х 10' Гн — Прим. перев ) и представляет собой изогнутый полукругом отрезок провода типоразмера 18- 20 о%О. Добротность Д выходной пепи мала, и поэтому настройка является нерезкой; емкость подстроечного конденсатора С, следует установить та- 11 Зак. 4тза 162 Усиление иа высоких частотах Рис. 7.14. Антенный предусилитель телевизионных сигналов депиметроаого диапазона. кой, чтобы сигналы всех местных телевизионных каналов принимались с примерно одинаковым усилением. Чтобы избежать нежелательной обратной связи между выходом и входом, которая может приводить к неустойчивости (к нежелательному возбуждению), рекомендуется установить металлический экран между входной и выходной секциями и заключить всю схему в металлическую коробку.
В идеальном случае экран следует разместить так, чтобы он проходил вблизи металлического корпуса транзистора и экранировал эмиттерный вывод от коллекторного. В качестве развязываюших конденсаторов емкостью 1 нФ полезно воспользоваться так называемыми «проходными» коиленсаторами, которые осуществляют развязку в месте прохождения соответствуюшего проводника сквозь металлический экран; такие коиденсаторы крепятся на экране.
Этим гарантируется, что развязка будет происходить точно в том месте, где нужно, и нет никакой возможности для нежелательных сигналов создать наводку на этом проводнике. Конструкния катушки индуктивности в этой схеме лишний раз подчеркивает тот факт, что на частотах в несколько сот мегагерн, даже короткий отрезок провода может вести себя как заметное реактивное сопротивление. Не приходится и говорить о том, что все соединения следует делать настолько короткими, насколько это возможно. Специальные схемы для высоких частот 163 7.5.3 Схема с общим затвором Как и следовало ожидать, в схеме на полевом транзисторе с обшим затвором емкость между стоком и затвором не создает обратной связи и, следовательно, точно так же, как в схеме с общей базой, эффект Миллера отсутствует. На рис.
7.15 показана практическая схема с обшим затвором, которая представляет собой результат преобразования схемы с общим истоком, приведенной на рис. 2.7. С точки зрения переменного сигнала, он подается на выход истокового повторителя и поэтому входное сопротивление схемы равно У,„= 1/8„; его типичное значение — 500 Ом. Таким образом, схема с обшим затвором не обладает тем достоинством, с которым обычно связывают представление о полевых транзисторах, а именно — большим входным сопротивлением. Этот факт в сочетании с плохим отношением сигнал/шум на высоких частотах приводит к тому, что схема с обшим затвором в силу своих нелостатков применяется редко. оа Рис.
7 15. Схема с обшим затвором. 7.5. 4 Каскадная схема Сейчас речь пойдет о другом действенном способе устранения емкостной обратной связи и эффекта Миллера, который можно реализовать как на биполярных, так и на полевых транзисторах. В случае полевых транзисторов один из них включается по обычной схеме с обшим истоком, но вместо нагрузки и получения выходного сигнала непосредственно на стоке этого транзистора вводится другой полевой транзистор, причем этот второй транзистор включен по схеме с обшим затвором.
Этот принпип иллюстрируется рисунком 7.!б, где показана каскодная схема распространенного предусчлителя для верхней половины ГМ-диапазона (Випми 11 МНЕ, 88-108 МГп), обеспечиваюшего усиление примерно на 20 дБ. На нижнем полевом транзисторе Т, реализована схема с обшим истоком. В пепи стока этого транзистора нет большого сопротивления; вместо этого транзистор Т1 работает на 164 Усиление на высоких частотах исток транзистора Т,, включенного по схеме с общим затвором, так что сопротивление нагрузки в цепи стока первого транзистора оказывается равным 1/л„.
В предположении, что оба полевых транзистора имеют одинаковую кру- зе (сч. оксо г — - ---т Аллен ев Рис. 7 ! 6. Предуеилитель для радиодиапазона коротких волн на полевых транзисторах е р-л переходом в каекодном включении. тизну л„, коэффициент усиления напряжения на транзисторе Т, равен: 1 Ыв7ее пи Я Благодаря этому единичному усилению напряжение сигнала на емкости стокзагвор транзистора Т, пренебрежимо мало и эффект Миллера несущественен. Оконечная нагрузка 2' помещена в цепь стока транзистора Т, и в данном случае представляет собой резонансный контур с большим сопротивлением на нужной частоте.
Поскольку ток стока транзистора Т, должен равняться току стока транзистора Тп на стоке транзистора Т, возникает напряжение выходного сигнала, а коэффициент усиления напряжения всей схемы в целом оказывается, как обычно, равным Л„Е, . Мы вилим, таким образом, что роль верхнего транзистора Т, 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 У, . 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 Тп напряжение сигнала на которой пренебрежимо мало. Специальные схемы для высоких частот 165 Точно так же, как и в случае схемы с обшей базой, каскодную схему лучше всего снабдить экраном между транзисторами, чтобы избежать связи между входом и выходом.
Для настройки усилителя на частоты верхней половины гМ-диапазона катушку индуктивности Е, следует изготовить из эмалированного медного провода типоразмера 18 8%Сл; при диаметре намотки ! 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 конпа. У катушки индуктивности Е, в пепи стока также шесть витков диаметром ! см, и имеется катушка связи„состоящая из одного витка внутри катушки 1, вблизи ее копна, подключенного к шине питания.
Настройка на требуемую станпию производится путем изменения емкостей подстроечных конденсаторов С, и С, . Благодаря большому входному сопротивлению транзистора Т, добротность Д резонансного контура во входной пепи оказывается высокой; поэтому настройка с помошью С, является более острой. Контур 7., — С, шунтируется сопротивлением стока г, транзистора Т,; поэтому настройка этого контура значительно более тупая. 75.5 МО!з-транзистор с двумя затворами Нужно сделать лишь небольшой шаг, чтобы от каскодной схемы на рис.
7.!6 перейти к двум полевым транзисторам в одном корпусе, то есть к кон- ов Рнс. 7Л 7. Предуснлнтель для радноднапазона УНГ на и-канальном МОП-транзисторе с двумя затворами. 166 Усиление на высоких частотах струкпии с одним каналом и двумя затворами.
Таковым является МОП- транзистор с двумя затворами, иногда применяемый для усиления на высоких частотах. Такой транзистор легко включить в схему, приведенную на рис. 7.16, так, как это показано на рис. 7.17. МОП-транзистор с двумя затворами представляет собой твердотельный эквивалент лампового тетрода (с экранной сеткой); затвор е, служит электростатическим экраном между стоком и затвором л,, приводя таким образом к значительному уменьшению емкости обратной связи до столь малой величины, как 0,02 пФ, по сравнению с 1 пФ для полевого транзистора, эквивалентного в этом смысле ламповому триоду.
Детали, касаюшиеся катушек индуктивности в схеме на рис. 7.17, идентичны тем, какие были объяснены для схемы на рис. 7.16; замечания об экранировании справедливы для обеих схем, а также фактически для всех схем радиочастотного диапазона. Обычно такие схемы собираются на платах с печатным монтажом, у которых сигнальные дорожки размешены на одной стороне, а другая сторона, покрытая заземленной медной фольгой, образуюшей зазелияюи(гю поверхноонь, способствует экранированию.
7.6 Широкополосные пысокочйстотиые усилители Сушествуют приложения, в которых нельзя воспользоваться техникой резонансных испей, чтобы поднять усиление и одновременно «поглотить» паразитную емкость. Распространенный пример — это усилитель вертикального отклонения в оспиллографе, который в обшем случае должен иметь плоскую частотную характеристику от постоянного тока до 100 МГп. Другим примером является видеоусилитель, через который проходят сигналы телевизионного изображения и который должен иметь ширину полосы 6 МГп.
В такого рода приложениях необходимо в каждом каскаде включить в пепь коллектора или стока резистивную нагрузку, и при этом возникают проблемы, связанные с паразитной емкостью (рис, 7.18), причем это происходит даже в том случае, когда в полной мере применены упомянутые выше приемы, позволяющие избежать эффекта Миллера. Паразитная выходная емкость С, в комбинапии с Я, будет вызывать значительное ослабление сигнала за счет уменьшения эффективного сопротивления нагрузки (здесь уместно отметить, что емкость 1О пФ на частоте 1О МГц имеет реактивное сопротивление лишь 1600 Ом). Один из способов получения плоской частотной характеристики на высоких частотах состоит просто в том, что используется нагрузка с малым сопротивлением, а именно, с сопротивлением порядка 100 Ом вместо 1О кОм, но при этом в обмен на ширину полосы мы проиграем в усилении на низких частотах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
