Усилитель Советский патент 1983 года по МПК H03F17/00 

2. Усилитель по п.1, отличающий с я тем, что усилитель заключен в металлический корпус, к ко- i торому подключен коллектор биполярнопри Этом металсн.абжен отверстйсветового пото

1, УСИЛИТЕЛЬ, преимущественно для Фотоприемников, содержащий полевой транзисГор, включенный по схеме с общим истоком, сток которого через первый резистор соединен с первой щиной источника литания и непосредственно - с базой выходного биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, коллектор которого соединен с истоком полевого транзистора и через второй резистор -. с вто.ч ;рой шиной источника питания, затвор полевого транзистора соединен с первым выводом третьего резистора, а тарже четвертый резистор и конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия , полевой транзистор выполнен двухзатворным, первый затвор которого через последовательно соединенные конденсатор и четвертый резистор сое-динен с первой шиной источника питания, а второй, затвор - с истоком полевого транзистора, при этом исток полевого транзистора и точка соедине-® ния конденсатора и четвертого резис(П тора являются входными шинами усилителя, а второй вывод третьего резистора соединен с общей шиной, .

Изобретёние относится к оптическим системам связи, в частности к оптическим приемникам, и может быть ис- Пользовано в волоконно-оптических линиях СВЯ.ЗИ.

Известно устррйство, выполненное на операционном усилителе с отрицательной .обратной связью, имеющее высокую линейность преобразования. Фотодиод включен на входе операционного усилителя и подключен между его инвертирующим входом и источником напряжения смещения .

Сравнительно высокая площадь усиления в данном устройстве достигает- . ся за счет большого коэффициента усиления усилителя, однако при этом предъявляются чрезвычайно жесткие требования к конструкции усилителя, Наиболее: близким к изобретению по технической -сущности является усилитель, преимущественно для фотоприемникрв, содержащий полевой транзистор, включенный по схеме с общим истоком, сток которого через первый резистор соединен с первой шиной источника питания и непосредственно с базой выходного биполярного тран- зистора, .включенного по схеме с общим эмиттером, коллектор которого соединен с истоком полевого транзистора и через второй резистор - с второй шиной источника питания, затвор полевого транзистора соединен с первым выводом третьего резистора, а также четвертый резистор и конденсатор 23, Недостатком известного усилителя является невысокое быстродействие,

Цель изобретения - повышение быстродействия усилителя

Поставленная цель достигается тем, что в усилителе преимущественно для фотоприемников, содержащем полевой транзистор, включенный по схеме с общим истоком, сток которого через первый резистор соединен с первой шиной источника питания и непосредственно - с базой выходного бипол.ярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, коллектор которого соединен с истоком полевого транзистс ра и через второй резистор с второй ШИНОЙ источника питания затвор полезого транзистора соединен с пбрвы| | выводом третьего резистора.

а также четвертый резистор и конденсатор, полевой транзистор выполнен двухзатворным, первый затвор которого через последовательно соединенные

конденсатор, и чегвертый. резистор соединен, с первой шиной источника питания, а второй затвор - с истоком .полевого транзистора, при этом исток полевого транзистора JI точка соединения конденсатора и четвертого резистора являются входными шинами усилителя, а второй вывод третьего резистора соединен с общей шиной,

При этом усилитель заключен в мес таллический корпус, к которому подкл ючен коллектор биполярного транзистора, а металлический -корпус снабжен отверстием для подачи светового потока.

На .чертеже представлена принципиальная электрическая, схема усилителя.

Усилитель содержит полевой транзистор 1, биполярный транзистор 2 первый3/ второй 4, третий 5 и четвертый б резисторы, конденсатор 7,

5 фотодиод 8, мёталли 1еский корпус 9, первую 10 и вторую 11 шины источника питания.,

Устройство работает следующим об-. разом,

0 Оптический сигнал .через отверстие в металлическом корпусе 9 поступает на фотодиод 8 и преобразуется им в аналоговый электрический сигнал, который через конденсатор 7 поступает

5 на первый затвор полевого транзистора 1, усиленный сигнал с его стока поступает.на базу биполярного транJ зистора 2 и далее с его коллектора j поступает на исток полевого транзисп|тора 1 и одновременно на выход усилителя. Так как фотодиод 8 включен между первым затвором и истоком полевого транзистора 1, то действующей емкостью, являющейся нагрузкой фотодиода 8, оказывается эквивалентная емкость , связанная с емкостью между затвором и истоком полевого транзистора 1 С i,, которая складывается из собственно емкости полевого транзистора 1 и емкости фотодио(1 ца 8 Сфд г соотношением

. СэцрД -ькуси и- Нс А Сзи), .

где К - коэффициент передачи полевого транзистора 1. Варьируя величиной К, можно изменять величину-Сэкв f соответствейн но, Сфд в сторону уменьшения и уве ичивать тем самым площадь усиления. Так как усилитель построен на полевом транзисторе 1 с положит ельной обратной связью через биполярный транзистор 2 со .стока на исток, то его коэфициент передачи запишется по формуле ) 9К4(1фо))гэ/Н5 5 - крутизна характеристики .; полевого транзистора 1/., - коэффициентусиления по току; fэ- сопротивление эмиттерного перехода биполярного Tpajiзистора 2, , , i Положительную обратную связь со icTOKa на исток полевого транзистора 1 можно .pcymecfBHTb лишь с помощью ин вертирующего элемента, а именно бипо лярного транзистора 2, собранного по схеме с общим эмиттером, который обеспечивает переворот фазы сигнала со стока на исток, тогда основной ; .сигнал и сигнал обратной связи поступает на первый з,атвор полевого транзистора 1 в одной Фазе., ; Выбирая стандартные транзисторы и обеспечивая стандартный режим их работы соответствующим выбором.ре-, зистивных элементов схемы, можно. . .сделать коэффициент передачи полевого транзистора с обратнойсвязью близким к единице, Следует отметить, что увеличение площсщи усиления в несколько раз до- стигается при .простом конструктивном выполнении Усилителя, к которому не | предъявляется-жестких требований по обеспечению высокого коэффициента усиления. В соответствии с современными требованиями предпочтителен усилитель, выполненный в гибридном варианте, который размешают в металлическом корпусе 9, Элементы схемы усилителя образуют с металлическим корпусом 9 емкости, которые ухудшают частотные характеристики в области высоких частот, Максимальное влияние оказывает паразитная емкость, образующая RC -цепочку с резисторами 5 , включенными по переменному току параллельно.Эта паразитная емкость,образует вторую цепь положительной обратной связи, с выхода усилителя На вход полевого транзистора 1. При наличии паразитной -емкости эквивалентная емкость, являющаяся нагрузкой фотодиода 8, увелиГ -Г 4 чится и запишется как г. зкв + .С„ паразитка : Так как суммарная емкость должна быть по возможности меньше, то влияние паразитной емкости должно быть . сведено к минимуму. При подключении выхода усилителя-коллектор а биполярного транзистора 2 к Металлическому корпусу 9 суммарная емкость будет уменьшена и запишется в виде )паразитна | т.е. влияние, паразитной емкости сЬедется к минимуму. Увеличение площади усиления усилителя в несколько раз позволяет при заданной верхней граничной частоте увеличить быстродействие усилителя.