|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Каскодный усилитель
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору Каскодные радиочастотные усилители широко применяют в современной
схемотехнике, поскольку они обладают целым рядом преимуществ и, в первую
очередь, высокой устойчивостью к самовозбуждению. Журнвл "Рвдио" неоднократно
публиковал описания таких усилителей и устройств с их применением. Представляем
читателям еще одну черту в облике классического квскодного усилителя.
Известные каскодные усилители обычно имеют сравнительно низкое входное
сопротивление и часто довольно сложны, в том числе в налаживании. Введение в них
автоматического регулятора усиления (АРУ) также не всегда просто.
Каскодный усилитель, описанный в [1] (рис. 7.13), свободен от указанных
недостатков. Он выполнен по схеме общий исток-общий эмиттер с применением
"токового зеркала" (рис. 1) и связи ступеней по постоянному току. Применение в
"токовом зеркале" согласованной пары транзисторов VT2, VT3 позволяет довести
усилитель по температурной стабильности практически до уровня ступени на полевом
транзисторе VT1, а полное использование напряжения питания - существенно
расширить амплитудную характеристику. Линейность усилителя в целом в
значительной мере зависит от линейности полевого транзистора и, как показано
далее, может быть улучшена.
![]() Регулировочная характеристика усилителя также имеет ряд положительных
особенностей, в частности, она более линейна, что характерно для ступеней на
полевых транзисторах. Регулирование усиления в устройстве легко реализовать,
например, заменой резистора R1 участком коллектор-эмиттер биполярного
транзистора или закрыванием полевого транзистора VT1 по цепи затвора.
Входной транзистор VT1 обеспечивает требуемое входное сопротивление и не
нагружает входной полосовой фильтр L1C1. Низкое входное сопротивление "токового
зеркала" практически исключает паразитную положительную ОС в усилителе и
позволяет включить резонансную нагрузку L2C4 непосредственно на его выходе. К
положительным факторам можно отнести и то, что входной и выходной полосовые
фильтры "привязаны" к общему проводу, что значительно упрощает каскадирование
усилителя, например, при создании на его основе многоступенных усилителей
промежуточной частоты супергетеродинных радиоприемников.
Линейность усилителя в целом, как и линейность регулирования, а также
"развязки", в частности, можно заметно улучшить, если собрать его по схеме общий
исток-общая база (рис. 2), используя для этого простейший развязывающий ВЧ
трансформатор Т1 по [2]. Заметим, что, включая трансформатор соответствующим
образом, можно обеспечить инверсию фазы выходного напряжения или отсутствие
подмагничивания магнитопровода. На рис. 2 трансформатор включен именно без
подмагничивания.
![]() Для сравнительной оценки вариантов каскодного усилителя проведены проверки
цифровой (с помощью программы ELECTRONICS WORKBENCH) и физической моделей
усилителя и его прототипа с использованием имеющихся в наличии радиокомпонентов
- транзисторов КП303Б, КТ361В и трансформатора, намотанного на кольце К7х4х2 из
феррита с магнитной проницаемостью 1500 с двумя обмотками по 15 витков проводом
ПЭВ-2 0,2 [2]. Индуктивность первичной обмотки проконтролирована
инструментально.
В качестве полосовых контуров были применены фильтры усилителя ПЧ транзисторной
радиолы "Серенада-406". Отбора компонентов по параметрам не проводили. Ток,
потребляемый усилителями, не контролировали. Рабочую точку полевого транзистора
задавали изменением сопротивления резистора R1 декадами в пределах 100 Ом...10
кОм. Измерения проведены осциллографом С1 -55.
Результаты эксперимента представлены на рис. 3, где показаны зависимости
коэффициента усиления от сопротивления резистора R1. Кривая 1 соответствует
цифровой модели усилителя по схеме рис. 2; 2 - его физической модели; 3 -
физической модели прототипа (см. рис. 1). Усилители работают устойчиво и без
искажений во всем динамическом диапазоне. Низкий коэффициент усиления
объясняется пониженным эквивалентным сопротивлением выходного полосового
фильтра.
![]() Коэффициент усиления ступени по схеме общий исток-общая база (см. рис. 2) с
хорошей точностью определен произведением крутизны полевого транзистора и
коэффициента передачи тока биполярного транзистора, измеренных в рабочей точке,
и эквивалентного сопротивления полосового фильтра.
В заключение можно отметить, что применение усилителя по схеме общий исток-общая
база, который имеет лучшие параметры по линейности, коэффициенту усиления,
глубине его регулирования (вплоть до закрывания) и технологичности, более
предпочтительно. Тем не менее все усилители работоспособны, не требуют
налаживания и подборки транзисторов (настройка полосовых фильтров, конечно,
необходима), хорошо каскадируются. Регулировать усиление можно как по цепи
затвора полевого транзистора (при нулевой мощности), так и по цепи истока
изменением сопротивления резистора вплоть до закрывания усилителей.
Литература
Автор: В.Гуськов, г.Самара
раздел сайта Бытовая электроника журналы КВ журнал (годовые архивы) книга Дистанционные защиты ПЗ-187 ПЗ-188 ПЗ-189. Савостьянов А.И., 1973 книга Увлекательные игры на бытовом компьютере. Боровик О.С., 1992 статья Преобразователь 12/220 вольт для походов справочник Зарубежные микросхемы и транзисторы. Серия O
|