Робота транзисторного підсилювального каскаду на високих частотах

Проходження широкосмугових сигналів по електричних ланцюгах обумовлено цілою низкою чинників, до числа яких в першу чергу можна віднести вплив паразитних параметрів (таких, як паразитні ємності і індуктивності елементів, паразитні ємнісні і індуктивні зв'язку між ділянками електричного кола), а також особливості поширення сигналів по лініях зв'язку, коли їх довжина порівнянна з довжиною хвилі.

Як відомо, з трьох основних схем включення транзистора найбільшим коефіцієнтом посилення по потужності володіє схема з загальним емітером (ОЕ) (рис. 1.1а).

Робота транзисторного підсилювального каскаду на високих частотах

Малюнок 1.1 - Каскад із загальним емітером:

а - принципова схема, б - ВЧ-модель, в - схема з індуктивним корекцією

Однак ця схема має і найгірші частотні властивості. Всьому виною ефект Міллера, обумовлений ємністю між колектором і базою транзистора ССВ через що схема з ОЕ поводиться на високих частотах як інтегруюча ланка. У цьому випадку джерело сигналу виявляється навантаженим на RС-ланцюг з еквівалентної постійної часу # 964 ;, яка згідно зі спрощеною ВЧ-моделі каскаду з загальним емітером, наведеної на рис. 1.1б, визначається виразом

де К V - коефіцієнт посилення каскаду на середніх частотах, RS - внутрішній опір джерела сигналу, rB - опір бази транзистора.

Найпростіше можна розширити смугу пропускання каскаду з ОЕ, включивши послідовно з колекторної навантаженням індуктивність в кілька мікрогенрі (рис. 1.1в), яка скоректує спад посилення на високих частотах. Саме так будуються ІМС широкосмугових підсилювачів ERA-xSM фірми Mini-Circuits з посиленням до 20дБ в смузі О. 8ГТц і TSH690 фірми ST Microelectronics з посиленням 20 дБ в смузі 40. 900 МГц.

Принципова схема підсилювача ERA-3SM і типова схема його включення наведені на рис. 1.2.

Робота транзисторного підсилювального каскаду на високих частотах

Малюнок 1.2 - Підсилювач ERA-3SM.

а - принципова схема, б - типова схема включення

ІМС виконана на основі арсеніду галію і поміщена в мініатюрний корпус діаметром близько 2.2 мм і висотою 1.5 мм з чотирма Полоскова висновками.

У схемі з ПРО ефект Міллера відсутня, але в силу малого вхідного і високого вихідного опору каскаду посилення потужності тут можливо тільки при роботі з низькоомним джерелом сигналу і високоомній навантаженням, що не завжди можливо реалізувати на практиці. Каскад з ОК (емітерний повторювач) також забезпечує широку смугу пропускання, але не посилює сигнал по напрузі. З цих причин для побудови широкосмугових підсилювачів часто застосовують більш складні складові схеми включення транзисторів, представлені на рис. 1.3 (ланцюга зміщення не показані).

Робота транзисторного підсилювального каскаду на високих частотах

Малюнок 1.3 - Схеми високочастотних каскадів на

Перша з них, схема ОБ-ОК (Рис. 1.3а) володіє малим вхідним (каскад з ПРО) і малим вихідним (каскад з ОК) опором і може бути використана для побудови магістральних підсилювачів (драйверів ліній) для провідних ліній зв'язку з хвильовим опором 50 Ом, а також в приймачах ультразвукових сигналів. Високоомних навантаження, необхідна для посилення сигналу по напрузі у вхідному каскаді з ПРО (VT1), забезпечується підключенням до його виходу емітерного повторювача (VT2) з великим вхідним опором.

У схемі ОЕ-ПРО (рис. 1.3б) ефект Міллера практично усунутий фіксацією потенціалів колектора транзистора VT1 і бази транзистора VT2. За такою схемою побудовані однокаскадні диференціальні підсилювачі: LM6361, що має КV = 3000, fТ = 50 МГц і швидкість наростання 300 В / мкс, і THS4001 (К V = 10000, fТ = 270 МГц і 400 В / мкс).

Схема ОК-ПРО (Рис. 1.3в) широко використовується у вхідних каскадах ОУ. Тут ефект Міллера також усувається фіксацією потенціалів колектора транзистора VT1 і бази транзистора VT2.

У схемі ОК-ОЕ (Рис. 1.3г) низький вихідний опір емітерного повторювача на транзисторі VT1 дозволяє помітно знизити постійну часу ланки зворотного зв'язку підсилювального каскаду з ОЕ на транзисторі VT2. і тим самим, як це випливає з (1.1), підвищити частоту зрізу підсилювача. Ця схема часто застосовується в каскадах посилення напруги ОУ.

9. Застосування операційних підсилювачів для посилення радіочастотних сигналів.

З появою ОУ з частотою одиничного посилення понад 300 МГц у розробників з'явилася можливість використовувати ці інтегральні пристрої для посилення і перетворення сигналів радіочастотного діапазону. ОУ такого класу по ряду критеріїв мають певні переваги перед звичайними ВЧ-підсилювачами, що добре видно з порівняння їх властивостей, наведених у таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Порівняння параметрів ВЧ-підсилювача і широкосмугового ОУ

Схожі статті