Файл: Кузьмин, А. А. Маломощные усилители с распределенным усилением.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 81
Скачиваний: 0
где
а = гэ/2 (Roc + гв), 1= nw0l/2 (Яос + Гб)-
Анализ А как основной добавки Ршо, обусловленной тран
зисторами, показывает, что увеличение р0 и уменьшение (Яос + гь) приводит к монотонному уменьшению А, в то время как в зависимости от гэ, т. е. от /эо, и nwot А име
ет минимум при некоторых оптимальных значениях 1'эopt и (nwm)opi■Минимум в зависимости от гэ вызван ростом F'к и спадом F'бЭс увеличением гэ, в зависимости от nwoi обусловлен тем, что наряду с шумами, попада
ющими в выходную ПЛ и обратно пропорциональными
nwoi, значительная доля шумов (г'2оэ) проходит во вход
ную линию, усиливается всеми УЭ и становится, таким образом, пропорциональной /ш<н.
Проведем анализ минимума А. Параллельно анализу будем производить численный ргасчет величин.
Из уравнения dA/da — О определяется |
|
|
|||
^ovt = |
^ + l ) l 2 V % = ( l : 2 V f 0)[nw0i/2(Roc + |
r6) + l ] (8.64) |
|||
или |
|
|
|
|
|
|
гэ opi “ .(1/2 |/|%) [д®01 “Ь 2 (Roc -f- f g)]. |
|
|||
При п = 3, ш01 = 75 |
Ом, р0=50, |
Яос= 22 Ом, г0 = 20 |
Ом, |
||
£= 2,68 |
расчет по |
(8.64) дает |
aopt = 0,26, |
r30Pt = 22 |
Ом, |
/:>о = 1,2 ма (при 7"=300 К)- Подставляя (8.64) в (8.63),
находим
А(а0Р1) = (2/У%) [(j/p0- H + l ) / 4
При тех же значениях A (a0pt) = 1,14. О том, насколько
выражен минимум, можно судить по выражению
6а:=[А |
(о) А(й0р/) ]/A(flop!) :==Iйор// (1 "Ь |
+ 2 |
аор/)] [(а/ciopt 1 )2/ (я/о0р/) ]> |
откуда видно, что минимум в зависимости от тока эмит тера выражен чрезвычайно слабо. Действительно, если
задать допустимым |
увеличение |
А (а) |
по сравнению |
||||
с A (flop/) |
на 20% (6а—--0,2), |
то в |
зависимости от |
a0Pt |
|||
значения |
(a/aop/)li2, соответствующие данному |
ба, будут |
|||||
иметь следующие величины: |
|
|
|
|
|
||
(lopt |
0,02 |
0,06 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,7 |
1 |
{fl-lO'opt)1 |
12,3 |
6,2 |
4,2 |
3,1 |
2,5 |
2,2 |
2,1 |
{Cl(Clopt)2 |
0,08 |
0,16 |
0,24 |
0,32 |
0,4 |
0,45 |
0,47 |
11 —675 |
1G1 |
Проведенный расчет показывает, что в зависимости от тока эмиттера минимум коэффициента шума практически не будет ощущаться. Так, например, даже при a0Pt = 1,
что является довольно редким случаем, увеличение и уменьшение тока эмиттера в два раза от оптимального дает увеличение А всего на 20%. Решение уравнения dAld^ = 0 приводит к выражению
'£оpi—'[1 +4р0а( 1 + а)]1/2,
откуда можно определить (nw0i)oPt. Тогда
|
|
А(W ) = |
[/l+ 4 P o fl( l+ f l) + |
1 ]■ |
|
|
||||
При гэ= 5 0 |
Ом, Roc= 22 Ом, |
Гб = 20 |
Ом, |
(30= 5 0 , |
Woi = |
|||||
= |
75 |
Ом имеем |
значения |
а=0,06, |
gop<= 3,7, |
nw0i= |
||||
= |
310 |
Ом, п — 4, |
Adopt) — 1,57. |
|
дает |
прираще |
||||
Отклонение |
| от оптимального значения |
|||||||||
ние |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
А(Е)-А(6ои) |
lopt |
(S'iopf — l)2 |
■ |
|
|||
|
|
£ |
A(|opt) |
~ 2(S„pt +l)* |
%/lovt |
|
||||
Минимум А в зависимости от g более ярко выражен по сравнению с предыдущим случаем. Однако и здесь до пустимы достаточно широкие пределы отклонения £ от lopt• Например, для gopt = 3,7, при l = 2 l ovt или £= 0,5\ 0ри
приращение составляет 20%.
Зависимости А= / (1/g) при a = const проиллюстриро ваны рис. 8.7, из которого видно, что необходимо стре миться к увеличению а и задавать оптимальное £. При этом чем больше а, тем меньше Adopt), a A = f d ) имеет
более пологий характер при отклонении £ от £0J>t. По следнее обстоятельство является достаточно важным моментом, поскольку nw0i, взятое на основании требова ний оптимальности АЧХ, как правило, меньше nwoi, ко
торое требуется для минимума А. Однако при достаточ но больших а отличие фактического nwoi, выбранного из требований АЧХ, от необходимого nw0i несущественно
отразится на величине А.
На частотах, где начинают заметно влиять реактив ные параметры транзисторов, формулы для составляю щих коэффициента шума становятся весьма сложными. Однако на основании численных расчетов и свойств функций, входящих в составляющие Fm, можно сделать
16?
Некоторые выводы. По-прежнему подавляющую долю в коэффициент шума вносят источники шумов первого транзистора. При этом Fz имеет наибольшую величину.
Абсолютное значение Fz тем больше, чем больше гб и
Roc, а увеличение этой составляющей в диапазоне частот
тем интенсивней, чем ближе верхняя граничная частота усилителя к fT транзистора. Поэтому и на высоких час тотах изменение режима транзисторов мало влияет на величину коэффициента шума. Составляющая F'бэ слабо зависит от частоты, F'к на высоких частотах интенсивно
растет.
FJ6
8
6
О
2
0,050,070,1 |
0,2 0,3 0,5 0,7 1fi . 'О |
0,2 |
0,0 |
0,6 |
0,8 |
х |
Рис. 8.7. Зависимость суммы F бэ, F’к, Fz от | при.различных зна чениях а:
0,02 (7), 0,06 (2), 0,1 (3), 0,2 (4), 0,35 (5).
Рис. 8.8. Частотные зависимости коэффициента шума каскада УРУ на транзисторах по каскодной схеме ОЭ—ОБ.
Повышенный абсолютный уровень Fm и его рост в
диапазоне частот имеют место в основном из-за влия ния сопротивления и реактивностей УЭ, уменьшающих Дик и |г/21к|. Для построения малошумящего каскада
РУ можно рекомендовать выбирать частоту среза фильт ров по отношению к fTтакой, чтобы
Днк< (1—2)тш01.
При этом потери во входной ПЛ будут сравнительно ма лыми и потребуется небольшое Дос для уменьшения сте
пени спада |
|г/21к|- |
состав |
На рис. |
8.8 показаны зависимости от x = f / f cv |
|
ляющих F z, |
F'бэ, F'к и коэффициента шума, рассчитан |
|
ных для следующих значений параметров: п = 3, |
2 = |
|
И * |
163 |
= 75 Ом, re = 20 Ом, Roc —22 Ом, /-,= 10 |
Ом, fT= i,5 ГГц, |
fcp = 0,6 ГГц, р0=50, L3,б = 2 нГ, C«i = 0,7 |
пФ, Ск2=1,ЗпФ . |
В заключение следует отметить, что УРУ на совре менных транзисторах имеют меньший коэффициент шу ма по сравнению с коэффициентом шума ламповых уси лителей, что подтверждают результаты испытаний мно гих разработанных лабораторных макетов и опытных образцов (см. табл. 10.1 и 10.2).
8.4. АНАЛИЗ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАСКАДА СТРУКТУРЫ h С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРАНЗИСТОРОВ ПО СХЕМЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ И СИММЕТРИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Транзисторные УРУ параллельной структуры целесо образно использовать в качестве маломощных предва рительных усилителей. Для усиления сигналов с ампли тудой более 0,1 В они мало пригодны. Объясняется это тем, что увеличение амплитуды входного сигнала при постоянном уровне нелинейных искажений предполага ет соответствующее увеличение эмиттерных и коллектор ных токов транзисторов. Но увеличение постоянных составляющих этих токов, как известно, приводит к умень шению входных сопротивлений транзисторов и, следо вательно, к увеличению потерь во входной линии каска да. Таким образом, в каскаде параллельной структуры существует неблагоприятное сочетание ряда факторов, • ограничивающих широкополосные усилительные и дина
|
|
мические свойства каскада. |
||||
|
|
В |
каскаде |
последователь |
||
|
|
но-параллельной |
структуры |
|||
|
|
входное |
сопротивление усили |
|||
|
|
тельного |
элемента включается |
|||
|
|
в продольное |
плечо фильтра |
|||
|
|
входной линии. Поэтому умень |
||||
|
|
шение |
входных |
сопротивлений |
||
|
|
транзисторов с ростом их эмит |
||||
|
|
терных токов будет |
приводить |
|||
|
|
не к увеличению, а к уменьше |
||||
Рис. 8.9. Схема секции |
нию |
потерь во |
входной пере |
|||
каскада на |
транзисторах |
дающей линии. |
Следовательно, |
|||
с ОБ с применением СУ по |
УРУ последовательно-парал |
|||||
схеме двухпроводной длин |
||||||
ной |
линии. |
лельной |
структуры |
целесооб- |
||
164