Понятие о фазоинверсном и каскодном усилителе

Фазоинверсный усилитель. В некоторых радиоэлектронных устройствах, например для двухтактного каскада усилителя мощности, требуется иметь два сигнала (напряжения), равные по величине относительно общего провода, но противоположные по фазе. Использование для этой цели электромагнитного трансформатора (со средней точкой во вторичной обмотке) не всегда возможно из-за вносимых им искажений. Кроме того, в интегральной микросхеме изготовить трансформатор чрезвычайно сложно.

Поэтому на практике для получения двух противоположных по фазе и одинаковых по амплитуде сигналов часто используют фазоинверсный (парафазный) усилитель, принципиальная схема которого приведена на рис. 8.

Рис.8 Рис.9

Основой рассматриваемого фазоинверсного усилителя являются три элемента: n-р-n транзистор и два резистора R_K и R_Э. По сути своей фазоинверсный усилитель является однокаскадным усилителем, который вобрал в себя функции двух каскадов: схему с ОЭ и схему с ОК. Резистор R_K и n-р-n транзистор образуют каскад с ОЭ, а резистор R_Э с тем же транзистором – каскад с ОК.

Выходной сигнал U_ВЫХ1, снимаемый с коллектора транзистора, имеет про­тивоположную полярность относительно входного сигнала U_BX, а выходной сигнал U_ВЫХ2, снимаемый с эмиттера транзистора, совпадает по фазе с U_BX.

Поскольку для сигнала, снимаемого с эмиттера, коэффициент усиления по напряжению К_U2 < 1 (каскад с ОК, т.е. эмиттерный повторитель напряжение не усиливает) и по условию работы фазоинверсного усилителя К_U1 = К_U2, то в усилителе отсутствует усиление по напряжению.

Для выполнения равенства К_U1 = К_U2 необходимо, чтобы βR_K = (β+1) R_Э, где β – коэффициент передачи тока базы в схеме ОЭ. При больших значениях β достаточно, чтобы R_K = R_Э.

Выходные сопротивления в фазоинверсном каскаде различны: для эмиттерного выхода R_ВЫХ значительно меньше, чем для коллекторного. Однако основным недостатком рассмотренного фазоинверсного усилителя следует считать отсутствие в нем усиления по напряжению.

Получить К_U1 = К_U2 >1 можно в эмиттерно-связанном фазоинверсном усилителе, принципиальная схема которого приведена на рис.9. Этот вариант фазоинверсного усилителя содержит два каскада: первый фазоинверсный каскад с К_U1 ≫ К_U2 и второй каскад с ОБ.

Каскад ОБ не инвертирует фазу сигнала, но усиливает напряжение. Усиление каскада ОБ подбирают таким образом, чтобы получить равные по амплитуде выходные сигналы: U_ВЫХ1 = U_ВЫХ2. Выходные сопротивления для эмиттерно-связанного усилителя значительно меньше отличаются друг от друга, чем в усилителе на рис.8.

Реализовать фазоинверсный усилитель с К_U1 = К_U2 >1 можно и на одном транзисторе. На рис.10 приведена принципиальная схема оптоэлектронного фазоинверсного усилителя. Здесь использованы МДП-транзистор со встроенным n-каналом и оптрон «светодиод - фотодиод».

Рис.10 Рис.11

Фотодиод работает в вентильном режиме: при изменении сигнала на входе оптрона (на светодиоде) будет меняться напряжение на фотодиоде, т.е. напряжение, приложенное непосредственно между затвором и истоком МДП-транзистора.

Таким образом, резистор R_И не образует ООС в рассматриваемом усилителе, за счет чего удается значительно повысить усиление по напряжению. Для получения U_ВЫХ1 = U_ВЫХ2 необходимо, чтобы R_C = R_И. Особо следует подчеркнуть, что фазоинверсный усилитель на рис.10 за счет применения оптрона обеспечен гальванической развязкой во входной цепи.

Каскодный усилитель. Каскодным усилителем принято называть такое устройство, в котором используются два транзистора, включенные последовательно по постоянному и переменному току.

Транзисторы в каскодных усилителях могут быть включены различными способами. На рис.11 приведена принципиальная схема каскодного усилителя на биполярных транзисторах. Здесь транзистор VТ1 включен по схеме c ОЭ, а транзистор VТ2 – по схеме c ОБ. Такой усилитель называется каскодом ОЭ - ОБ.

Каскад ОЭ - ОБ позволяет получить большое усиление по напряжению, его К_i определяется усилением каскада ОЭ, R_BX – входным сопротивлением каскада ОЭ, а R_BЫX – выходным сопротивлением каскада ОБ.

Каскодный усилитель находит широкое применение в резонансных усилителях, где R_K заменяется LC-контуром. Большое выходное сопротивление транзистора, включенного по схеме ОБ, дает возможность реализовать высокую добротность. Кроме того, рассматриваемый каскод имеет резко ослабленную внутреннюю обратную связь, что повышает устойчивость усилителя.

[1] Свое название видеоимпульсы получили из телевидения, где они широко используются.

[2] Такую форму прямоугольных видеоимпульсов называют меандр.Меандр – это бесконечный, периодический сигнал прямоугольной формы. Меандр может быть двухполярным или однополярным. Сигнал такого вида создаётся различными генераторами прямоугольных импульсов, например, мультивибраторами.

[3] Указанная последовательность прямоугольных импульсов симметрична относительно оси ординат, поэтому в состав её ряда Фурье синусоидальные составляющие не входят.

[4] В некоторой литературе неравномерность вершины импульса называют сколом вершины.

[5] Коррекция (лат. correctio) – исправление, выправление изменения величины.

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 1456; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!