Усилитель Советский патент 1990 года по МПК H03F1/34 

Изобретение относится к электронике и может быть использовано при разработке предварительных усилителей, требующих высокого входного со- противления.

Цель изобретения - повышение инвариантности коэффициента усиления к разбросу параметров полевых транзисторов.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого усилителя; на фиг. 2 - вариант включения нагрузки в усилителе

Усилитель содержит входной кас- кад 1, выполненный на основном полевом транзисторе 2, выходной каскад 3 делитель 4 общей обратной связи, выполненный на первом 5 и втором 6 резисторах, а также динамическую на- грузку 7, выполненную на дополнительном полевом транзисторе 8 и третьем резисторе 9.

Усилитель работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на затвор основного полевого транзистора 2, усиливается им и поступает в базу транзистора выходного каскада 3. После дальнейшего усиления сигнал через делитель 4 общей обратной связи поступает в исток основного полевого транзистора 2. Наличие динамической, нагрузки 7 обеспечивает значительное усиление сигнала, что позволяет считать общий коэффициент усиления по напряжению предлагаемого усилителя примерно равным отношению сопротивлений второго 6 и первого

5резисторов. Предлагаемый усилитель обеспечивает формирование такого режима по постоянному току, при котором в значительной степени снимаются ограничения на значения сопротивлений второго 6 и первого 5 резисто- ров, а следовательно, и на величину коэффициента усиления по напряжению.

В известном устройстве имеются ограничения по выбору величины второго

6и первого 5 резисторов, связанные с возможностью перехода транзисторов выходного каскада 3 в режим насыщения. Динамическая нагрузка 7 задает постоянный ток I,, который может

быть найден из следующих уравнений:

где I0, UQ, U, - начальный ток, на пряжение отсечки и напряжение между вором и истоком дополнительного полевого транзистора; RS - сопротивление третьего резистора 9.

Для получения максимального положительного эффекта параметры основного 2 и дополнительного 9 полевых транзисторов должны быть, одинаковы. Тогда из условия равенства их токов стока вытекает равенство напряжений на первом 5 и третьем 9 резисторах, которое устанавливается благодаря общей обратной связи по постоянному току. При этом через первый резистор 5 протекает ток

Ri

Кз

- П /R - -2. Т - Т - IL/R, - - I, + -- I

R.

Омам

(3)

где R (

о макс

-сопротивление первого резистора 5;

-максимальный начальный ток для выбранного типа полевых транзисторов.

При этом ток 13, протекающий по второму резистору 6, равен

.- tf - 1)I(t:- DI.«««.

(4)

Как видно из (4), необходимо, чтобы R i Ј R. Если Еп - напряжение источника питания, а д U - минимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора выходного каскада 3, необходимое для работы усилителя в линейном режиме, то напряжение Uj на втором резисторе 6 должно удовлетворять следующему неравенству:

U2 Ј Е„ - AU - U,.

Q

(5)

При этом величина сопротивления второго резистора 6 ограничивается сверху следующим неравенством:

„ . U2 Еп - UU ,R, ,,.

KZ Т Ь-)

Ч -Ц -кз Ki кз Ri

а для схемы усилителя, приведенной на фиг. 2:

,JB. «--„,.

-Ч кэ

(7)

Изобретение относится к электронике. Цель изобретения - повышение инвариантности коэффициента усиления к разбросу параметров полевых транзисторов. Наличие в устройстве динамической нагрузки 7 обеспечивает значительное усиление сигнала, при этом формируется такой режим по постоянному току, при котором в значительной степени снимаются ограничения на значения сопротивлений резисторов 6 и 5, а значит и на величину коэффициента усиления по напряжению. Для получения максимального положительного эффекта параметры транзисторов 2,8 должны быть одинаковыми. Показано, что уменьшая сопротивления резисторов 5 и 9 можно увеличивать коэффициент усиления до значений, определяемых усилительными свойствами транзисторов, не нарушая при этом режима усилителя по постоянному току. Благодаря выполнению каскада 1 с динамической нагрузкой 7 на транзисторе 8 с параметрами, близкими к параметрам транзистора 2, удается обеспечить режим по постоянному току без ограничений на глубину обратной связи и коэффициент усиления по напряжению. 2 ил.

(1 - IL/U0) ;

V

R3,

(1) (2)

Так, как I, waKC , то неравенства (6) и (7) удовлетворяются для любого полевого транзистора выбранного

типа при выборе R4 из условий (6)

и (7), в которых I, заменено на IQ Hatf

При этом коэффициент усиления по напряжению предлагаемого усилителя определяется в виде

1 1т2

, + ( . м

1 О МО К

1

Rj-R, (8)

а для варианта, приведенного на фиг. 2:

л, R2 UU U р

К. t1„ ,,,„„„ Л

LowaKc Э

Из полученных выражении видно, чт уменьшая R1 и R, можно увеличить Ки до значений, определяемых усилительными свойствами транзисторов. Таким образом, выполнение входного каскада 1 с динамической нагрузкой 7 на дополнительном полевом транзисторе 8 с параметрами, близкими к параметрам основного полевого транзистора 2, обеспечивает режим по постоянному току без ограничений на глубину обратной связи и коэффициент усиления по напряжению. Наиболее близкими параметрами обладают пары полевых транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводникового материала. Такие пары можно использовать в предлагаемом усилителе в качестве основного и дополнительного полевых транзисторов без их предварительного

(9

tf

2:

о

10

) 15

отбора. При этом в условиях серийного производства они могут обеспечить эйа- Чителъно больший коэффициент усиления предлагаемого усилителя, чем в известном устройстве.

Формула изобретения

Усилитель, содержащий вхбдной каскад, выполненный на основном полевом транзисторе, включенном по схеме с общим истоком, выходной каскад, выполненный на составном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, и делитель общей обратной связи, выполненный на первом и втором резисторах и включенный между коллектором составного транзистора и 20 общей шиной, при этом исток основного полевого транзистора подключен к отводу делителя общей обратной связи, сток - к базе составного транзистора, эмиттер которого соединен с шиной источника питания, затвор основного полевого транзистора является входом устройства, а коллектор составного транзистора является выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения -инвариантности коэффициента усиления к разбросу параметров полевых транзисторов, входной каскад выполнен с динамической нагрузкой на дополнительном полевом транзисторе и третьем резисторе в цепи истока.

25

30

35

Фиг. 2

0+En