ขอแนะนำคำว่า "ตัวบ่งชี้คุณภาพ":

(20)

สามารถเข้าใจค่าของ M ได้จากรูป 12 ซึ่งแสดงลักษณะการส่งสัญญาณโดยทั่วไปของ p-channel FET

ความชันของเส้นโค้งที่ U C และ =0 เท่ากับ S สูงสุด ถ้าเส้นสัมผัสที่จุด U z.i = 0 ดำเนินต่อไปจนกระทั่งตัดกับแกน abscissa ก็จะตัดส่วน U ots /M บนแกนนี้ แสดงได้ง่ายจาก (20):

(21)

ดังนั้น M คือการวัดความไม่เชิงเส้นของคุณสมบัติการผ่านของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม แสดงให้เห็นว่าในการผลิตทรานซิสเตอร์ภาคสนามด้วยวิธีการแพร่กระจาย M = 2

ค้นหาค่าของ I c0 ปัจจุบันด้วยนิพจน์ (21):

แทนค่าใน (19) จะได้:

ถ้าในสูตร (1) เราใส่ R i >> R n แล้วแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นสำหรับวงจรที่มีแหล่งร่วม

(23)

แทนค่าของกำไร (23) เป็นนิพจน์ (22) เราได้รับ:

(24)

จากความสัมพันธ์ (24) เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้: ที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด อัตราขยายของสเตจจะแปรผกผันกับแรงดันคัตออฟของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม ดังนั้น สำหรับทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ที่ผลิตโดยวิธีการแพร่ M = 2 และที่ U ot1 = 1.5 V (KP103E), U ots2 = 7 V (KP103M), แรงดันแหล่งจ่าย 12.6 V และ U c = 7 V, อัตราขยายของ ลดหลั่นกันเท่ากับ 7.5 และ 1.6 ตามลำดับ อัตราขยายของน้ำตกที่มี PT1 จะเพิ่มขึ้นมากขึ้นหากโดยการเพิ่มความต้านทานโหลด R n, U s จะลดลงเหลือ 1.6 V ควรสังเกตว่าในกรณีนี้ด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่ E n ทรานซิสเตอร์ที่มีค่าต่ำ ความลาดเอียงสามารถให้แรงดันที่เพิ่มขึ้นมากกว่าทรานซิสเตอร์ที่มีค่าตัวนำไฟฟ้าสูงกว่า (เนื่องจากความต้านทานโหลดที่มากกว่า)

ในกรณีของความต้านทานโหลดต่ำ Rn ควรใช้ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ที่มีแรงดันไฟฟ้าคัตออฟสูงเพื่อให้ได้อัตราขยายที่มากขึ้น (โดยการเพิ่ม S)

สำหรับทรานซิสเตอร์ที่มีแรงดันคัตออฟต่ำ การเปลี่ยนแปลงของกระแสเดรนที่มีอุณหภูมิจะน้อยกว่าทรานซิสเตอร์ที่มีแรงดันคัตออฟสูง ดังนั้นข้อกำหนดในการทำให้จุดการทำงานเสถียรจึงต่ำกว่า ด้วยเกทไบอัสที่ตั้งค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงของกระแสเดรนเป็นศูนย์ ทรานซิสเตอร์ที่มีแรงดันคัตออฟต่ำกว่าจะมีกระแสเดรนสูงกว่าทรานซิสเตอร์ที่มีแรงดันคัตออฟสูงกว่า นอกจากนี้ เนื่องจากแรงดันไบแอสที่เกท (ที่ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นศูนย์) นั้นสูงกว่าสำหรับทรานซิสเตอร์ตัวที่สอง ทรานซิสเตอร์จะทำงานในโหมดที่ลักษณะที่ไม่ใช่เชิงเส้นได้รับผลกระทบมากกว่า

สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด FET ที่ตัดต่ำช่วยให้มีช่วงไดนามิกที่มากขึ้น ตัวอย่างเช่น จากทรานซิสเตอร์สองตัวที่มีแรงดันคัตออฟ 0.8 และ 5 V ที่แรงดันแหล่งจ่าย 15 V และความต้านทานโหลดสูงสุดที่คำนวณจากความสัมพันธ์ (18) ที่เอาต์พุตของอันแรก คุณจะได้แอมพลิจูดสองเท่าของ สัญญาณเอาต์พุต (กำหนดเป็นความแตกต่างระหว่าง E p และ U ots) เท่ากับ 14.2 V ในขณะที่วินาที - เพียง 10 V ความแตกต่างของการได้รับจะยิ่งเด่นชัดมากขึ้นหาก E p ลดลง ดังนั้นหากแรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือ 5 V แอมพลิจูดสองเท่าของแรงดันเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์ตัวแรกจะเป็น 4.2 V ในขณะที่ทรานซิสเตอร์ตัวที่สองแทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้

การบิดเบือนแบบไม่เชิงเส้นในแอมพลิฟายเออร์

ปริมาณของการบิดเบือนที่ไม่ใช่เชิงเส้นที่เกิดขึ้นในแอมพลิฟายเออร์ FET นั้นพิจารณาจากพารามิเตอร์ของวงจรมากมาย: ไบอัส แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน ความต้านทานโหลด ระดับสัญญาณอินพุต และลักษณะของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าไซน์ U 1 sinωt กับอินพุตของเครื่องขยายเสียงที่มีแหล่งสัญญาณร่วมกัน สามารถเขียนค่าทันทีของแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดในวงจรเกต-ซอร์สได้

U z.i \u003d E cm + U 1 sinωt

โดยที่ E ซม. คือแรงดันของไบอัสภายนอกที่ใช้กับเกท

โดยคำนึงถึงการพึ่งพากำลังสองของกระแสเดรนบนแรงดันเกท (1) ค่าทันทีของ i c จะเท่ากับ:

(24ก)

การขยายวงเล็บในสมการ (24a) เราได้รับนิพจน์โดยละเอียดสำหรับกระแสเดรน:

ดังจะเห็นได้จากนิพจน์ (24b) ว่าสัญญาณเอาต์พุตพร้อมกับส่วนประกอบคงที่และฮาร์มอนิกแรกประกอบด้วยฮาร์มอนิกที่สองของความถี่สัญญาณอินพุต

THD ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของค่า RMS ของฮาร์มอนิกทั้งหมดต่อค่า RMS ของฮาร์มอนิกพื้นฐานในสัญญาณเอาต์พุต การใช้คำจำกัดความนี้ จากนิพจน์ (24b) เราพบค่าสัมประสิทธิ์ฮาร์มอนิก ซึ่งแสดง (E cm -U ots) ถึง I c0:

(24โวลต์)

นิพจน์ (24c) ให้ผลลัพธ์โดยประมาณเท่านั้น เนื่องจากลักษณะการไหลจริงของ FET แตกต่างจากที่อธิบายโดยนิพจน์ (1)

เพื่อให้ได้ความผิดเพี้ยนที่ไม่ใช่เชิงเส้นน้อยที่สุด จำเป็นต้องมี:

รักษาค่า U s และใหญ่พอที่จะตรงตามเงื่อนไขที่ความแตกต่างสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุต

คุณ s.i ≥(1.5...3)คุณ ots

ห้ามทำงานที่แรงดันเกทเดรนใกล้จะพัง
- ความต้านทานโหลดควรมีขนาดใหญ่เพียงพอ

บนมะเดื่อ 16, c แสดงวงจรที่ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ทำงานด้วย R n ขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้การบิดเบือนต่ำและอัตราขยายสูง ที่นี่ใช้ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ตัวที่สอง T2 เป็นตัวต้านทานโหลด วงจรนี้ให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นประมาณ 40 dB ที่ E pit = 9 V.

การเลือกประเภทของ FET ที่มีการบิดเบือนน้อยที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับระดับสัญญาณอินพุต แรงดันไฟฟ้า และแบนด์วิธที่ต้องการ ด้วยระดับสัญญาณเอาท์พุตที่สูงและแบนด์วิธที่มีนัยสำคัญ FETs ที่มี U ots ขนาดใหญ่จึงเป็นสิ่งที่พึงปรารถนา ที่ระดับสัญญาณอินพุตต่ำหรือแรงดันไฟฟ้าต่ำ ควรใช้ FET ที่มี U ots ขนาดเล็ก

ได้รับเสถียรภาพ

ULF ที่ได้รับจาก FET รวมถึงองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่อื่นๆ นั้นขึ้นอยู่กับอิทธิพลของปัจจัยที่ทำให้ไม่เสถียรต่างๆ ภายใต้อิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงค่าของมัน ปัจจัยหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบ เพื่อต่อสู้กับปรากฏการณ์เหล่านี้ ส่วนใหญ่ใช้วิธีเดียวกันนี้ในวงจรที่ใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้ว: พวกเขาใช้การป้อนกลับเชิงลบสำหรับทั้งกระแสและแรงดัน ครอบคลุมตั้งแต่หนึ่งขั้นตอนขึ้นไป และนำองค์ประกอบที่ขึ้นกับอุณหภูมิเข้าสู่วงจร

ในทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ที่มีจุดแยก p-n ภายใต้การกระทำของอุณหภูมิ กระแสเกตแบบไบอัสย้อนกลับจะเปลี่ยนแปลงแบบทวีคูณ กระแสเดรน และความชันจะเปลี่ยนไป

ผลกระทบของการเปลี่ยนกระแสเกท I g ต่ออัตราขยายสามารถลดลงได้โดยการลดความต้านทานของตัวต้านทาน R g ในวงจรเกท เพื่อลดผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟเดรน เช่น ในกรณีของการใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้ว สามารถใช้การป้อนกลับ DC เชิงลบได้ (รูปที่ 13, a)

ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการลดผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงความชัน S ที่มีต่ออัตราขยาย

ในโหมดการขยายสัญญาณที่อ่อนแอ อัตราขยายของสเตจ FET ที่ไม่มีการชดเชยจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ตัวอย่างเช่นอัตราขยายของวงจรในรูปที่ 13, a เท่ากับ 13.5 ที่ 20° C ลดลงเป็น 12 ที่ +60° C การลดลงนี้ส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในความชันของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม พารามิเตอร์ไบแอส เช่น Ic กระแสเดรน, แรงดันเกต-ทู-ซอร์ส Uc.i และแรงดันจากซอร์ส-ทู-เดรน Uc.i เปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเนื่องจากผลป้อนกลับ DC ที่มีอยู่

ข้าว. 13. วงจรเครื่องขยายเสียงที่มีความเสถียร

a - น้ำตกที่ไม่มีการชดเชย; b - ระยะกำไรที่ได้รับการชดเชย; c - ชดเชยการขยายระยะด้วย OOS; g - ลักษณะเฉพาะกาล

โดยการรวมไดโอดธรรมดาหลายตัวไว้ในวงจรป้อนกลับเชิงลบระหว่างเกทและซอร์ส (รูปที่ 13, b) เป็นไปได้ที่จะทำให้เกนของแอมพลิฟายเออร์คงที่โดยไม่ต้องเพิ่มสเตจเพิ่มเติม เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น แรงดันไปข้างหน้าของไดโอดแต่ละตัวจะลดลง ซึ่งจะส่งผลให้แรงดัน U c.i. ลดลง

จากการทดลองพบว่าการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นของแรงดันไฟฟ้าจะย้ายจุดการทำงานในลักษณะที่ความชัน S ค่อนข้างคงที่ภายในขอบเขตที่แน่นอนของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (รูปที่ 13, ง) ตัวอย่างเช่นอัตราขยายของเครื่องขยายเสียงตามวงจรในรูปที่ 13, b, เท่ากับ 11, รักษาค่าของมันไว้จริงในช่วงอุณหภูมิ 20-60 ° C (K และเปลี่ยนแปลงเพียง 1%)

การแนะนำข้อเสนอแนะเชิงลบระหว่างประตูและแหล่งที่มา (รูปที่ 13, c) ช่วยลดอัตราขยาย แต่ให้ความเสถียรที่ดีขึ้น แอมพลิฟายเออร์ได้รับตามแบบแผนของมะเดื่อ 13c เท่ากับ 9 แทบไม่เปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนจาก 20 เป็น 60°

ด้วยการเลือกจุดทำงานและจำนวนไดโอดอย่างระมัดระวัง อัตราขยายจะคงที่ด้วยความแม่นยำ 1% ในช่วงอุณหภูมิสูงสุด 100°C

การลดอิทธิพลของความจุอินพุตของ FET ต่อคุณสมบัติความถี่ของแอมพลิฟายเออร์

สำหรับผู้ติดตามแหล่งที่มาที่แสดงในรูป 11, a, ตามวงจรสมมูลของมัน (รูปที่ 11, b) ค่าคงที่เวลาของวงจรอินพุตสามารถกำหนดได้ด้วยความแม่นยำเพียงพอสำหรับการคำนวณเชิงปฏิบัติดังนี้:

τ ใน \u003d R g [C g + C s.s + C s.i (1 - K และ)], (25)

โดยที่ R g และ C g เป็นพารามิเตอร์ของแหล่งสัญญาณ

ดังจะเห็นได้จากนิพจน์ (25) ว่าค่าคงที่เวลาของวงจรอินพุตเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความจุ С з.с และ С з.и และความจุ Сз.и เนื่องจากอิทธิพลของ NFB จะลดลงโดย ( 1-K u) ครั้ง

อย่างไรก็ตาม การได้รับแรงดันเกนใกล้เคียงกับเอกภาพ (เพื่อกำจัดผลกระทบของความจุ C d.i) ในวงจรแหล่งตามแบบเดิมนั้นเต็มไปด้วยความยากลำบากที่เกี่ยวข้องกับแรงดันพังทลายต่ำของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม ดังนั้นเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 0.98 บนทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ KP102E ที่มีกระแสเดรนสูงสุด I c0 \u003d 0.5 mA ความชันสูงสุด 0.7 mA / V จำเป็นต้องใช้ความต้านทาน R n \u003d 65 กิโลโอห์ม ที่ I c0 \u003d 0.5 mA แรงดันตกคร่อมความต้านทาน R n จะอยู่ที่ประมาณ 32.5 V และแรงดันแหล่งจ่ายควรมากกว่าแรงดันนี้อย่างน้อยตามค่า U ots เช่น E p \u003d 35 V.

เพื่อหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการใช้แรงดันไฟฟ้าสูงเพื่อให้ได้อัตราขยายที่ใกล้เคียงกับความเป็นเอกภาพ ในทางปฏิบัติ วงจรรวมผู้ติดตามซึ่งอิงจากเอฟเฟกต์ภาคสนามและทรานซิสเตอร์สองขั้วมักจะถูกนำมาใช้

บนมะเดื่อ 14, a แสดงวงจรรวม ทั้งตามประเภทของทรานซิสเตอร์ที่ใช้ในวงจรนั้น และตามรูปแบบการเชื่อมต่อซึ่งเรียกว่าผู้ติดตามต้นทางที่มีการเชื่อมต่อเซอร์โว ท่อระบายน้ำของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม T1 เชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์สองขั้ว T2 จากตัวรวบรวมซึ่งสัญญาณถูกป้อนไปยังเทอร์มินัลต้นทางของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามในแอนติเฟสพร้อมสัญญาณอินพุต การเลือกตัวต้านทาน R5 และ R6 เป็นไปได้ที่จะได้รับแรงดันสัญญาณที่แหล่งกำเนิดเท่ากับแรงดันอินพุต ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบของความจุ C z.i.

ตัวต้านทาน R1 ที่ติดตั้งในวงจรไบอัสเกทเชื่อมต่อกับแหล่งที่มาของทรานซิสเตอร์ T1 ผ่านตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ C2 ความต้านทานที่มีประสิทธิภาพในวงจรไบอัสถูกกำหนดโดยความต้านทานของตัวต้านทาน R 1 และปัจจัยป้อนกลับ เพื่อให้

(35)

โดยที่ U และ - ความกว้างของสัญญาณที่แหล่งที่มาของทรานซิสเตอร์ T1

ข้าว. 14. วงจรแอมพลิฟายเออร์ที่มีความจุอินพุตลดลง

a - ผู้ติดตามต้นทางพร้อมการเชื่อมต่อการติดตาม b - ด้วยความจุที่ลดลง C z.s; c - ผู้ติดตามแหล่งที่มาพร้อมโหลดแบบไดนามิก

สำหรับค่าขนาดใหญ่ของβของทรานซิสเตอร์สองขั้ว T2 อัตราขยายของวงจรสามารถประมาณได้โดยนิพจน์ต่อไปนี้:

(36)

หากแอมพลิฟายเออร์ได้รับการออกแบบให้ทำงานที่ความถี่ต่ำ ตัวต้านทาน R6 สามารถแบ่งได้ด้วยตัวเก็บประจุ C3 (ในรูปที่ 14 a จะแสดงด้วยเส้นประ) ในกรณีนี้ ความถี่สูงสุดจะถูกกำหนดโดยนิพจน์

(37)

ข้างต้น มีการพิจารณาวิธีการเพื่อลดผลกระทบของความจุเกต-ซอร์ส C z.i ต่อการตอบสนองความถี่ของแอมพลิฟายเออร์ โดยได้รับอัตราขยายที่ใกล้เคียงกับความสามัคคีจากผู้ติดตามแหล่งที่มา อิทธิพลของความจุ Cs ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

การปรับปรุงเพิ่มเติมในการตอบสนองความถี่ของแอมพลิฟายเออร์สามารถทำได้โดยการลดความจุเกทเดรนแบบคงที่ในวงจรอินพุตของวงจร

หากต้องการลดผลกระทบของความจุระหว่างเกทและเดรน คุณสามารถใช้วิธีการที่คล้ายกับที่อธิบายไว้ข้างต้นเพื่อลดผลกระทบของความจุ Cd เช่น ลดแรงดันสัญญาณทั่วความจุ ในรูปแบบที่แสดงในรูปที่ 14, b, ผลกระทบของความจุ C s ลดลงมากจนความจุอินพุตของน้ำตกนั้นถูกกำหนดโดยตำแหน่งของชิ้นส่วนในวงจรและความจุของการติดตั้งเกือบทั้งหมด

ขั้นตอนแรกของทรานซิสเตอร์ T1 มีโหลดเล็กน้อยในวงจรเดรนและเป็นผู้ติดตามแหล่งที่มาของสัญญาณที่นำมาจากแหล่งที่มา สัญญาณเอาท์พุตถูกป้อนเข้าสู่ขั้นตอนตัวรวบรวมทั่วไปโดยใช้ทรานซิสเตอร์สองขั้ว

เพื่อลดผลกระทบของความจุ C z.s สัญญาณจากสเตจเอาต์พุต (ผู้ติดตามอิมิตเตอร์) จะถูกป้อนผ่านตัวเก็บประจุ C2 ไปยังท่อระบายน้ำของทรานซิสเตอร์ T1 ในเฟสด้วยสัญญาณอินพุต ในการเพิ่มผลการชดเชยจำเป็นต้องใช้มาตรการเพื่อเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของด่านแรก สิ่งนี้ทำได้โดยการใช้สัญญาณจากตัวติดตามอิมิตเตอร์กับตัวต้านทานอคติ R3 เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับท่อระบายน้ำมีค่ามากขึ้น และผลป้อนกลับเชิงลบจะมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ การเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของด่านแรกยังช่วยลดผลกระทบของความจุ C z.i.

หากคุณไม่ใช้วิธีการที่ระบุไว้เพื่อลดความจุเกทความจุอินพุตมักจะค่อนข้างสำคัญ (สำหรับทรานซิสเตอร์ KP103 คือ 20-25 pF) เป็นผลให้สามารถลดความจุอินพุตเป็น 0.4-1 pF

ผู้ติดตามแหล่งที่มาที่มีการโหลดแบบไดนามิก (ตามวัสดุของ Yu. I. Glushkov และ V. N. Semenov) ซึ่งครอบคลุมโดยข้อเสนอแนะการติดตามไปยังท่อระบายน้ำแสดงในรูป 14 ค. ด้วยความช่วยเหลือของโครงร่างดังกล่าว จึงเป็นไปได้ที่จะกำจัดอิทธิพลของอัตราขยายแบบคงที่ของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม μ ต่อค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของผู้ติดตามต้นทาง และยังลดความจุ C z.s. ทรานซิสเตอร์ T2 ทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าที่เสถียร โดยตั้งค่ากระแสในวงจรต้นทางของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ T1 ทรานซิสเตอร์ T3 เป็นโหลดแบบไดนามิกในวงจรเดรนของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม แต่เป็นกระแสสลับ พารามิเตอร์ผู้ติดตามต้นทาง:

ULF เศรษฐกิจ

บางครั้งนักพัฒนาต้องเผชิญกับงานในการสร้างเครื่องขยายสัญญาณความถี่ต่ำที่ประหยัดซึ่งทำงานจากแหล่งพลังงานแรงดันต่ำ ในแอมพลิฟายเออร์ดังกล่าว สามารถใช้ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ที่มีแรงดันคัตออฟต่ำ U ots และกระแสอิ่มตัว I c0 ได้ วงจรเหล่านี้มีข้อได้เปรียบเหนือวงจรทรานซิสเตอร์แบบหลอดและแบบไบโพลาร์อย่างไม่ต้องสงสัย

การเลือกจุดปฏิบัติการในแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์แบบฟิลด์เอฟเฟ็กต์แบบประหยัดนั้นพิจารณาจากเงื่อนไขในการรับการกระจายพลังงานขั้นต่ำ สำหรับสิ่งนี้ แรงดันไบอัส U c.i ถูกเลือกเกือบเท่ากับแรงดันคัตออฟ ในขณะที่กระแสเดรนมีแนวโน้มเป็นศูนย์ โหมดนี้ให้ความร้อนน้อยที่สุดกับทรานซิสเตอร์ ซึ่งนำไปสู่กระแสรั่วไหลของเกทต่ำและความต้านทานอินพุตสูง อัตราขยายที่ต้องการที่กระแสเดรนต่ำทำได้โดยการเพิ่มความต้านทานโหลด

ในเครื่องขยายสัญญาณความถี่ต่ำแบบประหยัด วงจรคาสเคดที่แสดงในรูป 10b. ในวงจรนี้ แรงดันไบอัสจะเกิดขึ้นทั่วความต้านทานในวงจรต้นทาง ซึ่งสร้างกระแสป้อนกลับเชิงลบที่ทำให้โหมดคงที่จากอิทธิพลของความผันผวนของอุณหภูมิและการแพร่กระจายของพารามิเตอร์

เราสามารถเสนอขั้นตอนต่อไปนี้สำหรับการคำนวณการลดหลั่นของ ULF ที่ประหยัดได้ตามรูปที่ 10b.

1. ตามเงื่อนไขสำหรับการได้รับการกระจายพลังงานขั้นต่ำ เราเลือกทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ที่มีแรงดันคัตออฟต่ำ U ots และกระแสอิ่มตัว I c0
2. เราเลือกจุดปฏิบัติการของทรานซิสเตอร์ภาคสนามสำหรับกระแส I c (หน่วย - ไมโครแอมแปร์นับสิบ)
3. เนื่องจากที่แรงดันไบอัสใกล้กับแรงดันไฟตัด กระแสไฟเดรนสามารถประมาณได้โดยนิพจน์

Rc ≈ U ots /R และ (38)

ความต้านทานในวงจรต้นทาง

R และ ≈ U ots / I และ (39)

4. เราพบ R n ตามอัตราขยายที่ต้องการ ตั้งแต่ปัจจัยขยาย

(40)

จากนั้น เพิกเฉยต่อการดำเนินการแยกของความต้านทานดิฟเฟอเรนเชียลของแหล่งเดรน R i และแทนที่ด้วย S ค่าของมันที่ได้รับจากการแสดงความแตกต่างของนิพจน์สำหรับกระแสเดรนใน (40) เราได้รับ:

(41)

จากนิพจน์สุดท้าย เราพบความต้านทานโหลดที่ต้องการ:

(42)

นี่คือจุดสิ้นสุดของการคำนวณแอมพลิฟายเออร์และในกระบวนการปรับ ค่าของตัวต้านทาน R n และ R และระบุไว้เท่านั้น

บนมะเดื่อ 15 แสดงไดอะแกรมที่ใช้งานได้จริงของแอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำราคาประหยัดซึ่งทำงานจากเซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟ (ตัวอย่างเช่น จากไฮโดรโฟน piezoceramic)

เนื่องจากกระแสไบแอสต่ำของแอมพลิฟายเออร์เอาต์พุต ซึ่งประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สองตัว T2 และ T3 การกระจายกำลังของปรีแอมพลิฟายเออร์ทั้งหมดคือ 13 μW ปรีแอมป์ดึงกระแส 10µA ที่แรงดันไฟฟ้า 1.35V

ข้าว. 15. แผนผังของเครื่องขยายเสียงแบบประหยัด

อิมพีแดนซ์อินพุตของปรีแอมพลิฟายเออร์ถูกกำหนดโดยความต้านทานของตัวต้านทาน R1 ที่จริงแล้ว ความต้านทานอินพุตของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์สามารถละเลยได้ เนื่องจากเป็นลำดับความสำคัญที่มากกว่าความต้านทานของตัวต้านทาน R1

ในโหมดสัญญาณขนาดเล็ก ระยะอินพุตของปรีแอมพลิฟายเออร์จะเทียบเท่ากับวงจรแหล่งสัญญาณทั่วไป ในขณะที่วงจรไบอัสถูกนำมาใช้เช่นเดียวกับในวงจรแหล่งตามแหล่งที่มา

ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ที่ใช้ในวงจรนี้ต้องมีแรงดันคัตออฟขนาดเล็ก Uots และกระแสเดรนขนาดเล็ก I c0 ที่แรงดันเกท U c.i = 0

ค่าการนำไฟฟ้าของแชนเนลของทรานซิสเตอร์ภาคสนาม T1 ขึ้นอยู่กับกระแสเดรน และเนื่องจากสิ่งหลังไม่มีนัยสำคัญ ค่าการนำไฟฟ้าจึงน้อยด้วย ดังนั้น อิมพีแดนซ์เอาต์พุตของวงจรแหล่งร่วมถูกกำหนดโดยความต้านทานของ R2 ตามอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ 4 kOhm แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับคือ 5 (14 dB)

ULF เรียงซ้อนพร้อมโหลดไดนามิก

ทรานซิสเตอร์แบบ Field-Effect ทำให้ง่ายต่อการติดตั้งวงจรเครื่องขยายสัญญาณความถี่ต่ำด้วยโหลดแบบไดนามิก เมื่อเปรียบเทียบกับสเตจเกนแบบรีโอสแตตซึ่งมีความต้านทานโหลดคงที่ แอมพลิฟายเออร์ที่มีโหลดไดนามิกจะมีเกนของแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า

แผนผังของแอมพลิฟายเออร์ที่มีโหลดไดนามิกแสดงในรูปที่ 16 ก.

เนื่องจากความต้านทานไดนามิกของโหลดเดรนของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ T1 จึงใช้องค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ - ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ T2 ความต้านทานภายในซึ่งขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของสัญญาณที่เดรนของทรานซิสเตอร์ T1 ทรานซิสเตอร์ T1 เชื่อมต่อตามวงจรแหล่งร่วม และ T2 เชื่อมต่อตามวงจรเดรนทั่วไป สำหรับไฟฟ้ากระแสตรง ทรานซิสเตอร์ทั้งสองจะต่ออนุกรมกัน

ข้าว. 16. แผนผังไดอะแกรมของแอมพลิฟายเออร์พร้อมโหลดไดนามิก

a - สอง PTs; b - บน PT และทรานซิสเตอร์สองขั้ว c - มีจำนวนชิ้นส่วนขั้นต่ำ

สัญญาณอินพุต U in ใช้กับเกตของทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ T1 และถูกลบออกจากแหล่งที่มาของทรานซิสเตอร์ T2

ขั้นตอนการขยาย (รูปที่ 16, a) สามารถใช้เป็นแบบจำลองเมื่อสร้างเครื่องขยายเสียงแบบหลายขั้นตอน เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ประเภท KP103Zh น้ำตกจะมีพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

ควรสังเกตว่าเมื่อใช้ FET กับแรงดันคัตออฟต่ำ จะได้รับแรงดันเกนที่สูงกว่าเมื่อใช้ FET กับแรงดันคัตออฟสูง สิ่งนี้อธิบายได้จากความจริงที่ว่าความต้านทานภายใน (ไดนามิก) ของ FET ที่มีแรงดันคัตออฟต่ำนั้นมีค่ามากกว่าของ FET ที่มีแรงดันคัตออฟสูง

ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ทั่วไปสามารถใช้เป็นตัวต้านทานไดนามิกได้ ในกรณีนี้ อัตราขยายของแรงดันไฟฟ้าจะสูงกว่าเมื่อใช้ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ในโหลดไดนามิกเล็กน้อย (เนื่องจาก R i ที่ใหญ่กว่า) แต่ในกรณีนี้ จำนวนชิ้นส่วนที่จำเป็นในการสร้างสเตจการขยายเสียงที่มีโหลดไดนามิกเพิ่มขึ้น แผนผังของน้ำตกดังกล่าวแสดงในรูปที่ 16b และพารามิเตอร์ใกล้เคียงกับพารามิเตอร์ของแอมพลิฟายเออร์ก่อนหน้าที่แสดงในรูปที่ 16 ก.

ควรใช้แอมพลิฟายเออร์ที่มีโหลดแบบไดนามิกเพื่อให้ได้ ULF ที่มีสัญญาณรบกวนต่ำและมีแรงดันไฟฟ้าต่ำ

บนมะเดื่อ 16c แสดงถึงแอมพลิฟายเออร์สเตจที่โหลดแบบไดนามิกซึ่งเก็บชิ้นส่วนให้น้อยที่สุดและให้อัตราขยายสูงถึง 40dB ที่ระดับเสียงรบกวนต่ำ แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นสำหรับวงจรนี้สามารถแสดงเป็น

(43)

โดยที่ S max1 - ความชันของทรานซิสเตอร์ T1 R i1 , R i2 - ความต้านทานไดนามิกของทรานซิสเตอร์ T1 และ T2 ตามลำดับ

ULF บนจุลภาค

ไมโครเซอร์กิต K2UE841 เป็นหนึ่งในวงจรไมโครเชิงเส้นตัวแรกที่อุตสาหกรรมของเราเชี่ยวชาญ เป็นแอมพลิฟายเออร์แบบสองขั้นตอนพร้อมข้อเสนอแนะเชิงลบ (ผู้ติดตาม) ที่ประกอบขึ้นบนทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ วงจรไมโครประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นขั้นตอนอินพุตของแอมพลิฟายเออร์บรอดแบนด์ที่ละเอียดอ่อน เป็นขั้นตอนระยะไกลเมื่อส่งสัญญาณผ่านสายเคเบิล ในวงจรกรองแบบแอคทีฟและวงจรอื่นๆ ที่ต้องการอินพุตสูงและอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำ และค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านที่เสถียร

แผนภาพวงจรของเครื่องขยายเสียงดังกล่าวแสดงในรูปที่ 17a; วิธีเปิดไมโครเซอร์กิต - ในรูป 17, ข, ค, ง.

ตัวต้านทาน R3 ถูกนำเข้าสู่วงจรเพื่อป้องกันทรานซิสเตอร์เอาต์พุตจากการโอเวอร์โหลดในกรณีที่เกิดการลัดวงจรที่เอาต์พุต ข้อเสนอแนะลดลงเล็กน้อย (ในรูปที่ 17 ใน R os แสดงด้วยเส้นประ) เป็นไปได้ที่จะได้รับค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านเท่ากับหนึ่งหรือมากกว่านั้น

อิมพีแดนซ์อินพุตของรีพีแดนซ์สามารถเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (10-100 เท่า) หากป้อนกลับให้กับวงจรเกตโดยใช้ตัวเก็บประจุ C (แสดงด้วยเส้นประในรูปที่ 17, ค) ในกรณีนี้ อิมพีแดนซ์อินพุตของผู้ติดตามจะเท่ากับ:

R ใน \u003d R s / (1-K และ),

โดยที่ K และ - ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนของทวน

พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าและตัวทวนสัญญาณหลักมีดังนี้:

อุตสาหกรรมนี้มีความเชี่ยวชาญในการผลิตวงจรไมโครฟิล์มไฮบริดของซีรีส์ K226 ซึ่งเป็นเครื่องขยายสัญญาณความถี่ต่ำที่มีสัญญาณรบกวนต่ำพร้อมทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ที่อินพุต จุดประสงค์หลักคือการขยายสัญญาณ AC ที่อ่อนแอจากเซ็นเซอร์ที่มีความต้านทานภายในสูง

ข้าว. 17. ชิป K24E841

เอ - แผนผัง; b - วงจรที่มีหนึ่งแรงดันไฟฟ้า 12.6 V; c - วงจรที่มีแหล่งจ่ายไฟสองตัวที่มีแรงดัน + -6.3 V; d - วงจรพร้อมแหล่งจ่ายไฟหนึ่งตัวที่มีแรงดัน -6.3 V.

ไมโครเซอร์กิตทำขึ้นบนพื้นผิวเซรามิกแก้วโดยใช้เทคโนโลยีฟิล์มไฮบริดโดยใช้ทรานซิสเตอร์แบบไม่มีแพ็คเกจแบบฟิลด์เอฟเฟกต์และไบโพลาร์

ไมโครเซอร์กิตของแอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำแบ่งออกเป็นกลุ่มตามอัตราขยายและระดับเสียง (ตารางที่ 1) ลักษณะและขนาดโดยรวมแสดงในรูปที่ 18.

แผนผังไดอะแกรมของเครื่องขยายเสียงแสดงในรูปที่ 19, a, b และ 20, a, b และวงจรสวิตชิ่งแสดงในรูป 21, a, d. เมื่อเปิดวงจรไมโครตามแบบแผนของมะเดื่อ 21, a และ c อิมพีแดนซ์อินพุตของแอมพลิฟายเออร์เท่ากับความต้านทานของตัวต้านทานภายนอก R ผม . ในการเพิ่มความต้านทานอินพุต (สูงสุด 30 MΩขึ้นไป) จำเป็นต้องใช้วงจรของรูปที่ 21.6 ก.

ตารางที่ 1

ข้าว. 18. ลักษณะและขนาดโดยรวมของวงจรไมโคร K2US261-K2US265

พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าหลักของไมโครวงจร K2US261 และ K2US262:

ข้าว. 19. แผนผังไดอะแกรมของเครื่องขยายเสียง

ก - K2US261; ข - K2US262

ข้าว. 20. แผนผังไดอะแกรมของเครื่องขยายเสียง

ก - K2US263; b - K2US264 (ไดโอดทั้งหมดของประเภท KD910B)

พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าหลักของวงจรไมโคร K2US263 และ K2US264:

ข้าว. 21. วงจรสวิตชิ่งเครื่องขยายเสียง.

คำแนะนำสำหรับการใช้วงจรไมโครการพึ่งพาความถี่และความถี่ตัดที่ระดับ 0.7 V ในย่านความถี่ต่ำที่มีค่าคงที่เวลาเพียงพอของวงจรอินพุตถูกกำหนดโดยตัวเก็บประจุภายนอกของตัวกรองป้อนกลับเชิงลบ C2 และความต้านทานของตัวต้านทานวงจรป้อนกลับ R o.s ตามความสัมพันธ์:

แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อินพุตของวงจรไมโคร K2US261, K2US262 ไม่ควรเกิน 1 V สำหรับขั้วบวกและ 3 V สำหรับขั้วลบ ที่อินพุตของ K2US263, K.2US264 microcircuits - ไม่เกิน 2 V สำหรับขั้วบวกและไม่เกิน 1 V สำหรับขั้วลบ

ความต้านทานการรั่วไหล R1 สำหรับกระแสอินพุตในช่วงอุณหภูมิการทำงาน -60 ถึง +70°C ไม่ควรเกิน 3 MΩ ในช่วงอุณหภูมิสูงสุดที่ต่ำกว่าหรือด้วยข้อกำหนดที่ลดลงสำหรับค่าของแรงดันขาออก สามารถเพิ่มความต้านทานของตัวต้านทาน R1 เพื่อเพิ่มความต้านทานอินพุตของสเตจ

กระแสไฟรั่วของตัวเก็บประจุคัปปลิ้งอินพุต C1 ต้องไม่เกิน 0.06 μA

เพื่อรักษาแรงดันเอาต์พุตสูงสุด กระแสไฟรั่วของตัวเก็บประจุ C2 ในช่วงอุณหภูมิการทำงานไม่ควรเกิน 20 μA ข้อกำหนดนี้เป็นไปตามข้อกำหนดของตัวเก็บประจุประเภท K52-1A ที่มีความจุ 470 μF ซึ่งกระแสไฟรั่วไม่เกิน 10 μA ที่แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้

แผนปฏิบัติของแอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำบนทรานซิสเตอร์ภาคสนาม

ทรานซิสเตอร์แบบ Field-effect มักจะใช้ในเครื่องขยายสัญญาณร่วมกับทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ แต่ก็สามารถใช้เป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ในเครื่องขยายสัญญาณความถี่เสียงแบบหลายขั้นตอนที่มีข้อต่อแบบรีซิสทีฟ-คาปาซิทีฟ บนมะเดื่อ 22 แสดงตัวอย่างการใช้ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟ็กต์ในวงจรขยายสัญญาณ RC วงจรของเครื่องขยายเสียงนี้ใช้เพื่อบันทึกสัญญาณเสียงของทะเล สัญญาณไปยังอินพุตของเครื่องขยายเสียงนำมาจาก piezoceramic hydrophone G และสายเคเบิลชนิด KVD4x1.5 ยาว 500 ม. ทำหน้าที่เป็นโหลดของเครื่องขยายเสียง

ขั้นตอนอินพุตของแอมพลิฟายเออร์นั้นทำขึ้นบนทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ของประเภท KP103Zh ที่มีสัญญาณรบกวนน้อยที่สุด เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน (การลดสัญญาณรบกวน) สองขั้นตอนแรกจะถูกป้อนด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงที่ได้รับโดยใช้ตัวปรับเสถียรภาพพาราเมตริก D1R8 ด้วยมาตรการเหล่านี้ ระดับสัญญาณรบกวนที่ป้อนเข้าในย่านความถี่ 4 Hz-20 kHz คือ 1.5-2 μV

ในการแก้ไขการตอบสนองความถี่ของแอมพลิฟายเออร์ในความถี่ที่สูงขึ้น สามารถเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแก้ไขที่สอดคล้องกันขนานกับตัวต้านทาน R6 และ R10

เพื่อให้ตรงกับอิมพีแดนซ์เอาต์พุตสูงของแอมพลิฟายเออร์ที่มีโหลดความต้านทานต่ำ (สายเคเบิล) จะใช้ตัวติดตามแรงดันบนทรานซิสเตอร์ T4, T5 ซึ่งเป็นแอมพลิฟายเออร์สองขั้นตอนที่มีการเชื่อมต่อโดยตรง เพื่อกำจัดเอฟเฟกต์การแบ่งของตัวต้านทานไบอัส R11, R12 จะมีการแนะนำข้อเสนอแนะเชิงบวกเกี่ยวกับกระแสสลับผ่านสายโซ่ R13, C6 ค่าที่คำนวณได้ของความต้านทานเอาต์พุตของตัวทำซ้ำคือ 10 โอห์ม

เพื่อทดสอบประสิทธิภาพและอัตราขยายของแอมพลิฟายเออร์ จะใช้เครื่องกำเนิดการสอบเทียบซึ่งประกอบขึ้นตามวงจรมัลติไวเบรเตอร์แบบสมมาตร เครื่องกำเนิดการสอบเทียบสร้างพัลส์สี่เหลี่ยมที่มีความถี่ 85 Hz ซึ่งมีความเสถียรในแอมพลิจูดโดยใช้ไดโอดซีเนอร์ D2-D5 ของประเภท D808 ซึ่งในขณะที่เปิดเครื่องสอบเทียบจะถูกป้อนผ่านไฮโดรโฟนไปยังอินพุตของเครื่องขยายเสียง การใช้ตัวแบ่งแรงดันคร่อมตัวต้านทาน R16, R17 แอมพลิจูดของพัลส์ถูกตั้งค่าเป็น 1 mV

แม้จะมีความเรียบง่ายของวงจรเครื่องขยายเสียง อัตราขยายจะเปลี่ยนไปเล็กน้อย (ประมาณ 2%) เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมเปลี่ยนแปลงในช่วง 0-40 ° C และอัตราขยายที่อุณหภูมิห้อง 20 ° C คือ 150

ข้าว. 22. แผนผังของเครื่องขยายเสียงพลังน้ำ

หากอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของสเตจแรกบนทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์สามารถลดลงได้มากจนเป็นไปได้ที่จะใช้ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์ธรรมดาในสเตจต่อๆ ไป จึงไม่ประหยัดที่จะใช้ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์สำหรับการขยายเพิ่มเติม ในกรณีเหล่านี้ จะใช้แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ฟิลด์และทรานซิสเตอร์สองขั้ว

บนมะเดื่อ รูปที่ 23 แสดงแผนภาพของแอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำบนทรานซิสเตอร์แบบฟิลด์และไบโพลาร์ ซึ่งมีพารามิเตอร์ใกล้เคียงกับพารามิเตอร์ของแอมพลิฟายเออร์ RC แบบสามสเตจบนทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์ภาคสนาม (รูปที่ 22) ดังนั้นเมื่อได้รับเท่ากับ 150 การตอบสนองความถี่ที่ระดับ 0.7 จาก 20 Hz ถึง 100 kHz ค่าของสัญญาณเอาต์พุตสูงสุดที่ไม่ถูกบิดเบือนที่ R n \u003d 3 kOhm คือ 2 V

ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม T1 (รูปที่ 23) เชื่อมต่อตามวงจรที่มีแหล่งร่วมและทรานซิสเตอร์สองขั้ว - ตามวงจรที่มีอีซีแอลทั่วไป เพื่อให้ประสิทธิภาพการทำงานคงที่ แอมพลิฟายเออร์จึงได้รับการตอบรับกระแสตรงเชิงลบ

บนมะเดื่อ 24 แสดงวงจรขยายสัญญาณความถี่ต่ำพร้อมการเชื่อมต่อโดยตรง พัฒนาโดย V. N. Semenov และ V. G. Fedorin ซึ่งออกแบบมาเพื่อขยายสัญญาณที่อ่อนแอจากแหล่งที่มีอิมพีแดนซ์อินพุตสูง แอมพลิฟายเออร์ไม่มีตัวเก็บประจุแบบแยกขนาด ดังนั้นขนาดอาจเล็ก

พารามิเตอร์เครื่องขยายเสียงมีดังนี้:

วงจรนี้เป็น DCF ที่มีข้อเสนอแนะ DC 100%; ด้วยเหตุนี้จึงบรรลุความเลื่อนลอยและเสถียรภาพขั้นต่ำของระบอบการปกครอง ป้อนกลับกระแสตรงผ่านฟิลเตอร์กรองความถี่ต่ำ ดังนั้นความถี่คัตออฟที่ต่ำกว่าของแอมพลิฟายเออร์จึงถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ของฟิลเตอร์นี้

เพื่อให้อัตราขยายคงที่ จะใช้การป้อนกลับเชิงลบที่ความถี่สัญญาณที่มีความลึกประมาณ 20 เดซิเบล กำไรขึ้นอยู่กับความลึกของข้อเสนอแนะ

ข้าว. 23. แผนผังของ ULF บนสนามและทรานซิสเตอร์สองขั้ว

ข้าว. 24. แผนผังของ ULF พร้อมการเชื่อมต่อโดยตรง

การใช้ข้อเสนอแนะทำให้แอมพลิฟายเออร์ไม่สำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันแหล่งจ่ายและการแพร่กระจายในพารามิเตอร์ของทรานซิสเตอร์และชิ้นส่วนทั้งหมด ยกเว้น R10 และ R11 คุณสมบัติของวงจรรวมถึงความจริงที่ว่าทรานซิสเตอร์ T3 และ T4 ทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้า U b.e. เท่ากับ U k.e.

อิมพีแดนซ์อินพุตสูงของแอมพลิฟายเออร์ทำได้โดยการใช้ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ ที่ความถี่ต่ำกว่า จะถูกกำหนดโดยความต้านทานของตัวต้านทาน R1 ที่ความถี่สูงกว่า โดยความจุอินพุตของวงจร

ก. มิเลคิน

วรรณกรรม:

1. ทรานซิสเตอร์สนามผล ฟิสิกส์ เทคโนโลยี และการประยุกต์ใช้ ต่อ. จากอังกฤษ. เอ็ด A. Mayorova M. , "วิทยุโซเวียต", 2514
2. Sevin L. ทรานซิสเตอร์ภาคสนาม ม., "วิทยุโซเวียต", 2511
3. Malin VV‚ Sonin MS พารามิเตอร์และคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์ภาคสนาม ม., "พลังงาน", 2510
4. Shervin V. สาเหตุของการบิดเบือนในเครื่องขยายสัญญาณทรานซิสเตอร์ภาคสนาม - "Electronics", 2509, ฉบับที่ 25
5. Downes R. ปรีแอมป์ราคาประหยัด "อิเล็กทรอนิกส์" พ.ศ. 2515 ฉบับที่ 5
6. Holzman N. การกำจัดการปล่อยมลพิษโดยใช้เครื่องขยายเสียงในการปฏิบัติงาน "อิเล็กทรอนิกส์" พ.ศ. 2514 ฉบับที่ 3
7. Gozling V. การประยุกต์ใช้ทรานซิสเตอร์ภาคสนาม ม., "พลังงาน". 2513.
8. เดอ โคลด์. การใช้ไดโอดเพื่อรักษาเสถียรภาพอุณหภูมิของทรานซิสเตอร์ภาคสนาม - "Electronics", 1971, No. 12
9. Galperin M. V. , Zlobin Yu. V. , Pavleiko V. A. เครื่องขยายสัญญาณทรานซิสเตอร์ DC ม., "พลังงาน", 2515.
10. แคตตาล็อกทางเทคนิค “เครื่องใช้ไฟฟ้าใหม่. ทรานซิสเตอร์สนามผล วงจรรวมแบบไฮบริด เอ็ด สถาบันวิจัยกลาง "อิเล็กทรอนิกส์" 74.
11. Topchilov N. A. วงจรไมโครเชิงเส้นแบบไฮบริดพร้อมอินพุตความต้านทานสูง - อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์, 1973, หมายเลข 9

เครื่องขยายสัญญาณ AF เป็นส่วนสำคัญของวิทยุ วิทยุ โทรทัศน์ หรือเครื่องบันทึกเทปสมัยใหม่ทุกเครื่อง แอมพลิฟายเออร์เป็นพื้นฐานของการกระจายเสียงวิทยุด้วยสาย อุปกรณ์เทเลคอนโทรล เครื่องมือวัดจำนวนมาก ระบบอัตโนมัติอิเล็กทรอนิกส์และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ไซเบอร์เนติกส์ แต่ในการสนทนานี้ฉันจะพูดถึงเล็กน้อย: เกี่ยวกับองค์ประกอบและการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่แคบมากของวิศวกรรมวิทยุ - เพื่อขยายและแปลงการสั่นทางไฟฟ้าของความถี่เสียงเป็นเสียง

ขั้นตอนเครื่องขยายเสียง

เป็นเรื่องปกติที่จะเรียกทรานซิสเตอร์ที่มีตัวต้านทานตัวเก็บประจุและส่วนอื่น ๆ ที่ให้สภาพการทำงานเป็นเครื่องขยายเสียง เครื่องขยายเสียงที่คุณสร้างสำหรับตัวรับเครื่องตรวจจับ (ดูรูปที่ 92) เป็นแบบสเตจเดียว ทรานซิสเตอร์อาจเป็นแบบผสม (ดูรูปที่ 95) แต่แอมพลิฟายเออร์จะยังคงเป็นแบบสเตจเดียว แต่แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์แบบขั้นตอนเดียวไม่สามารถขยายเสียงได้เพียงพอสำหรับการสร้างเสียงที่ดัง

สำหรับการสร้างการสั่นของความถี่เสียงที่ดัง แอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ต้องมีอย่างน้อยสองหรือสามสเตจ ในแอมพลิฟายเออร์ที่มีหลายสเตจ จะมีสเตจก่อนการขยายและเอาต์พุต หรือสเตจสุดท้าย ขั้นตอนการส่งออกเรียกว่าขั้นตอนสุดท้ายของเครื่องขยายเสียงซึ่งใช้งานได้กับโทรศัพท์หรือหัวลำโพงไดนามิกและขั้นตอนเบื้องต้นคือขั้นตอนทั้งหมดที่อยู่ด้านหน้า

งานของการขยายสัญญาณล่วงหน้าอย่างน้อยหนึ่งขั้นตอนคือการเพิ่มแรงดันความถี่เสียงให้เป็นค่าที่จำเป็นสำหรับการทำงานของทรานซิสเตอร์เอาต์พุตสเตจ จากทรานซิสเตอร์ของสเตจเอาต์พุต จำเป็นต้องเพิ่มพลังของการสั่นของความถี่เสียงให้อยู่ในระดับที่จำเป็นสำหรับการทำงานของไดนามิกเฮด

สำหรับขั้นตอนเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ที่ง่ายที่สุด นักวิทยุสมัครเล่นมักจะใช้ทรานซิสเตอร์พลังงานต่ำ เช่นเดียวกับในขั้นตอนปรีแอมป์ สิ่งนี้อธิบายได้จากความต้องการที่จะทำให้แอมพลิฟายเออร์ประหยัดมากขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบแบบพกพาที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ กำลังขับของแอมพลิฟายเออร์ดังกล่าวมีขนาดเล็กตั้งแต่ไม่กี่สิบถึง 100-150 mW แต่ก็เพียงพอที่จะใช้งานโทรศัพท์หรือหัวไดนามิกพลังงานต่ำ หากประเด็นเรื่องการประหยัดพลังงานจากแหล่งพลังงานไม่สำคัญนัก ตัวอย่างเช่น เมื่อจ่ายกำลังให้กับแอมพลิฟายเออร์จากเครือข่ายไฟฟ้าแสงสว่าง ทรานซิสเตอร์ทรงพลังจะถูกใช้ในขั้นตอนเอาต์พุต

หลักการทำงานของเครื่องขยายเสียงประกอบด้วยหลายขั้นตอนคืออะไร?

คุณเห็นไดอะแกรมของแอมพลิฟายเออร์ AF สองขั้นตอนแบบทรานซิสเตอร์อย่างง่ายในรูปที่ 173. พิจารณาให้ดี ทรานซิสเตอร์ V1 ทำงานในขั้นตอนแรกของแอมพลิฟายเออร์ ทรานซิสเตอร์ V2 ทำงานในขั้นตอนที่สอง ระยะแรกคือระยะก่อนขยาย ระยะที่สองคือระยะเอาท์พุต ระหว่างนั้นคือตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน C2 หลักการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ใด ๆ ของแอมพลิฟายเออร์นี้เหมือนกันและคล้ายกับหลักการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ขั้นตอนเดียวที่คุณคุ้นเคย

ข้าว. 173. เครื่องขยายเสียงทรานซิสเตอร์สองขั้นตอน

ความแตกต่างอยู่ในรายละเอียดเท่านั้น: โหลดของทรานซิสเตอร์ V1 ของสเตจแรกคือตัวต้านทาน R2 และโหลดของทรานซิสเตอร์ V2 ของสเตจเอาท์พุตคือโทรศัพท์ B1 (หรือหากสัญญาณเอาท์พุตแรงพอ หัวลำโพง) อคติไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ของขั้นตอนแรกจะถูกป้อนผ่านตัวต้านทาน R1 และไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ของขั้นตอนที่สอง - ผ่านตัวต้านทาน R3 ทั้งสองขั้นตอนถูกป้อนจากแหล่งทั่วไป ซึ่งอาจเป็นแบตเตอรี่ของเซลล์กัลวานิกหรือวงจรเรียงกระแส โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์ถูกกำหนดโดยการเลือกตัวต้านทาน R1 และ R3 ซึ่งระบุด้วยเครื่องหมายดอกจันในแผนภาพ

การทำงานของเครื่องขยายเสียงโดยรวมมีดังนี้ สัญญาณไฟฟ้าที่ใช้ผ่านตัวเก็บประจุ C1 ไปยังอินพุตของสเตจแรกและขยายโดยทรานซิสเตอร์ V1 จากตัวต้านทานโหลด R2 ผ่านตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน C2 จะถูกป้อนไปยังอินพุตของสเตจที่สอง ที่นี่มันถูกขยายโดยทรานซิสเตอร์ V2 และโทรศัพท์ B1 ซึ่งรวมอยู่ในวงจรตัวสะสมของทรานซิสเตอร์จะถูกแปลงเป็นเสียง

บทบาทของตัวเก็บประจุ C1 ที่อินพุตของเครื่องขยายเสียงคืออะไร? มันทำงานสองอย่าง: ส่งแรงดันสัญญาณสลับไปยังทรานซิสเตอร์อย่างอิสระและป้องกันไม่ให้ฐานลัดวงจรไปยังอีซีแอลผ่านแหล่งสัญญาณ ลองนึกภาพว่าตัวเก็บประจุนี้ไม่ได้อยู่ในวงจรอินพุต และแหล่งที่มาของสัญญาณขยายคือไมโครโฟนแบบอิเล็กโทรไดนามิกที่มีความต้านทานภายในต่ำ อะไรจะเกิดขึ้น? ผ่านความต้านทานต่ำของไมโครโฟน ฐานของทรานซิสเตอร์จะเชื่อมต่อกับอีซีแอล ทรานซิสเตอร์จะปิดเนื่องจากจะทำงานโดยไม่มีแรงดันไบอัสเริ่มต้น จะเปิดขึ้นเมื่อแรงดันสัญญาณครึ่งรอบติดลบเท่านั้น และครึ่งรอบที่เป็นบวกซึ่งปิดทรานซิสเตอร์มากขึ้นจะถูก "ตัด" โดยมัน เป็นผลให้ทรานซิสเตอร์บิดเบือนสัญญาณขยาย

ตัวเก็บประจุ C2 เชื่อมต่อขั้นตอนของเครื่องขยายเสียงในกระแสสลับ มันควรจะผ่านองค์ประกอบตัวแปรของสัญญาณขยายและหน่วงองค์ประกอบคงที่ของวงจรสะสมของทรานซิสเตอร์ของขั้นตอนแรก หากร่วมกับส่วนประกอบตัวแปร ตัวเก็บประจุยังนำไฟฟ้ากระแสตรง โหมดการทำงานของทรานซิสเตอร์ขาออกจะถูกรบกวนและเสียงจะผิดเพี้ยนหรือหายไปโดยสิ้นเชิง

ตัวเก็บประจุที่ทำหน้าที่ดังกล่าวเรียกว่าตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้ง ทรานซิชัน หรือการแยก

ตัวเก็บประจุอินพุตและทรานซิชันจะต้องผ่านย่านความถี่ทั้งหมดของสัญญาณขยายได้ดี - จากค่าต่ำสุดไปสูงสุด ข้อกำหนดนี้เป็นไปตามข้อกำหนดของตัวเก็บประจุที่มีความจุอย่างน้อย 5 ไมโครฟารัด การใช้ตัวเก็บประจุคัปปลิ้งความจุสูงในแอมพลิฟายเออร์ของทรานซิสเตอร์นั้นอธิบายได้จากความต้านทานอินพุตของทรานซิสเตอร์ที่ค่อนข้างต่ำ ตัวเก็บประจุคัปปลิ้งให้กระแสสลับที่มีความต้านทานแบบคาปาซิทีฟ ซึ่งจะยิ่งเล็กลง ความจุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และถ้ามันมีค่ามากกว่าความต้านทานอินพุตของทรานซิสเตอร์ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับส่วนหนึ่งจะตกลงมามากกว่าความต้านทานอินพุตของทรานซิสเตอร์ซึ่งจะทำให้สูญเสียอัตราขยาย ความจุของตัวเก็บประจุคัปปลิ้งควรน้อยกว่าความต้านทานอินพุตของทรานซิสเตอร์อย่างน้อย 3-5 เท่า ดังนั้นตัวเก็บประจุขนาดใหญ่จึงถูกวางไว้ที่อินพุตเช่นเดียวกับการสื่อสารระหว่างขั้นตอนของทรานซิสเตอร์ ที่นี่มักจะใช้ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าขนาดเล็กพร้อมกับการปฏิบัติตามข้อบังคับของการรวมขั้ว

สิ่งเหล่านี้คือคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดขององค์ประกอบของแอมพลิฟายเออร์ AF ทรานซิสเตอร์แบบสองขั้นตอน

ในการแก้ไขหลักการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ AF สองขั้นตอนแบบทรานซิสเตอร์ในหน่วยความจำ ฉันเสนอให้ติดตั้ง ปรับแต่ง และทดสอบตัวเลือกต่างๆ ในการใช้งานจริง

ในอุปกรณ์อัตโนมัติ โหลดของสเตจเอาต์พุตของเครื่องขยายสัญญาณความถี่ต่ำอาจเป็นรีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้า หรือแอคชูเอเตอร์อื่นๆ ในวิทยุหรือเครื่องเล่นแผ่นเสียง การไขลานของลำโพงเป็นภาระ

ขั้นตอนการส่งออกจะเหมือนกับการแสดงล่วงหน้า ULF สามารถประกอบบนทรานซิสเตอร์ตามวงจรอิมิตเตอร์ทั่วไป ควรสังเกตว่าตั้งแต่ความต้านทานโหลด อาร์ เอชมักจะน้อยกว่าความต้านทานภายในของวงจรสะสม R ef n K ,พลังงานที่ปล่อยออกมาจากโหลดที่รวมอยู่ในวงจรสะสมโดยตรงจะมีขนาดเล็กมาก เพื่อให้พลังนี้เป็นไปได้สูงสุดจำเป็นต้องปฏิบัติตามเงื่อนไข R HR-R eHK,กล่าวคือ ความต้านทานโหลดต้องเท่ากับความต้านทานภายในของแหล่งสัญญาณที่มีประโยชน์ ในการทำเช่นนี้ในทางปฏิบัติจะใช้หม้อแปลงที่ตรงกัน (รูปที่ 28) วงจรที่คล้ายกันของแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์แบบปลายเดี่ยวที่มีอิมิตเตอร์ทั่วไปจะใช้หากกำลังขับไม่เกิน 3 - 5 วัตต์ โหลด อาร์ เอชเปิดผ่านหม้อแปลงที่ตรงกัน ต.

สาระสำคัญของการจับคู่คือความต้านทานที่นำเข้าสู่ขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงจากขดลวดทุติยภูมิ อาร์ เอ็นเท่ากับความต้านทานภายในของวงจรสะสม รอดีตถึง หรือเทียบได้กับ จากนั้นให้ อาร์ เอ็นและ เร เอช , เคงานจะลดลงเพื่อกำหนดอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลง ถึง.

เป็นที่รู้จักกันว่า ยู 2/ยู 1=W2/ว 1=เค, ก ฉัน 2/ฉัน 1=W2/ว 1=เค. ดังนั้นความต้านทานจึงเข้าสู่วงจรหลัก

ถ้าเรายอมรับ แล้วอัตราส่วนการแปลง

เช่น หม้อแปลงจะต้องลดระดับลงเนื่องจาก ร.น<R ต่อ ถึง.

โครงร่างที่พิจารณาของระยะเบื้องต้นและระยะเอาท์พุตของ ULF ทำงานในโหมด A ในโหมดนี้ ตำแหน่งเริ่มต้นของจุดปฏิบัติการ O จะถูกเลือกที่กึ่งกลางของเส้นโหลด ซีดี.แอมพลิจูดขององค์ประกอบแปรผันของกระแสคอลเลกเตอร์น้อยกว่ากระแสนิ่งของคอลเลกเตอร์ การทำงานในโหมด A มีลักษณะความผิดเพี้ยนที่ไม่เป็นเชิงเส้นน้อยที่สุดและมีประสิทธิภาพต่ำ (ประมาณ 40%) ในโหมดนี้ สเตจเอาต์พุต ULF เบื้องต้นและพลังงานต่ำทั้งหมดที่ประกอบบนทรานซิสเตอร์หนึ่งตัวหรือหลอดสุญญากาศหนึ่งตัวมักจะใช้งานได้

ในกรณีที่จำเป็นต้องได้รับกำลังขับมากกว่า 5 W ให้นำไปใช้

แอมพลิฟายเออร์แบบพุชดึงประกอบบนทรานซิสเตอร์สองตัวหรือสองหลอด

พิจารณาการทำงานของแอมพลิฟายเออร์บนทรานซิสเตอร์ (รูปที่ 29) แอมพลิฟายเออร์ประกอบด้วยสองซีกที่เหมือนกัน ซึ่งแต่ละซีกจะคล้ายกับแอมพลิฟายเออร์ที่แสดงในรูป 28.

คุณลักษณะของวงจรพุชพูลคือสามารถใช้ในโหมดที่กระแสไฟนิ่งของวงจรคอลเลคเตอร์มีค่าใกล้เคียงกับศูนย์ โหมดนี้เรียกว่าโหมด B เมื่อทำงานในโหมดนี้ประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์จะสูงถึง 70% จุดปฏิบัติการ 0 'บนคุณสมบัติอินพุตควรอยู่ในขอบเขตของกระแสฐานใกล้กับศูนย์ (รูปที่ 30, a ). ด้วยเหตุนี้ วงจรทั้งสองซีกจึงทำงานสลับกันไป และแต่ละซีกจะเปิดขึ้นระหว่างการทำงานของครึ่งรอบด้านบวกของแรงดันอินพุตและ inx1 และ inx2 เนื่องจากพวกมันออกจากเฟส 180̊ พัลส์กระแสเบสและคอลเลกเตอร์ก็เปลี่ยนไป 180̊ (รูปที่ 30, b, c) ในกรณีนี้ฟลักซ์แม่เหล็กใกล้กับไซน์จะเกิดขึ้นในวงจรแม่เหล็ก T p2 เนื่องจากกระแส i \u003d i k 1 - i k 2 ผ่านขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลง (รูปที่ 30, d)

เมื่อคำนวณขั้นตอนการขยายสัญญาณขององค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์ คุณจำเป็นต้องรู้ทฤษฎีมากมาย แต่ถ้าคุณต้องการสร้าง ULF ที่ง่ายที่สุดก็เพียงพอแล้วที่จะเลือกทรานซิสเตอร์สำหรับกระแสและอัตราขยาย นี่คือสิ่งสำคัญ คุณยังต้องตัดสินใจว่าแอมพลิฟายเออร์ควรทำงานในโหมดใด ขึ้นอยู่กับว่าคุณวางแผนที่จะใช้ที่ไหน ท้ายที่สุด คุณสามารถขยายได้ไม่เพียงแค่เสียง แต่ยังรวมถึงกระแส - แรงกระตุ้นในการควบคุมอุปกรณ์ใด ๆ

ประเภทของเครื่องขยายเสียง

เมื่อมีการออกแบบขั้นตอนขยายเสียงบนทรานซิสเตอร์ ประเด็นสำคัญหลายประการจำเป็นต้องได้รับการแก้ไข ตัดสินใจทันทีว่าอุปกรณ์จะทำงานในโหมดใด:

1. A เป็นแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้น มีกระแสที่เอาต์พุตตลอดเวลาระหว่างการทำงาน
2. B - กระแสจะผ่านไปในช่วงครึ่งรอบแรกเท่านั้น
3. C - ด้วยประสิทธิภาพสูง การบิดเบือนที่ไม่ใช่เชิงเส้นจะแข็งแกร่งขึ้น
4. D และ F - โหมดการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ในโหมด "คีย์" (สวิตช์)

รูปแบบทั่วไปของขั้นตอนเครื่องขยายเสียงทรานซิสเตอร์:

1. ด้วยกระแสคงที่ในวงจรฐาน
2. ด้วยการแก้ไขแรงดันไฟฟ้าในฐาน
3. ความเสถียรของวงจรสะสม
4. การทำให้เสถียรของวงจรอีซีแอล
5. ประเภทความแตกต่างของ ULF
6. เครื่องขยายเสียงเบสสองจังหวะ

เพื่อให้เข้าใจถึงหลักการทำงานของโครงร่างเหล่านี้ อย่างน้อยที่สุดคุณต้องพิจารณาคุณลักษณะของมันโดยสังเขป

แก้ไขกระแสในวงจรฐาน

นี่คือวงจรสเตจแอมพลิฟายเออร์ที่ง่ายที่สุดที่สามารถใช้งานจริงได้ ด้วยเหตุนี้นักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่จึงใช้กันอย่างแพร่หลาย - การออกแบบซ้ำจะไม่เป็นเรื่องยาก วงจรเบสและวงจรคอลเลกเตอร์ของทรานซิสเตอร์ใช้พลังงานจากแหล่งเดียวกัน ซึ่งเป็นข้อดีของการออกแบบ

แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน - นี่คือการพึ่งพาอย่างมากของพารามิเตอร์ที่ไม่ใช่เชิงเส้นและเชิงเส้นของ ULF ใน:

1. แรงดันไฟฟ้า
2. องศาของการกระจายของพารามิเตอร์องค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์
3. อุณหภูมิ - เมื่อคำนวณขั้นตอนการขยายต้องคำนึงถึงพารามิเตอร์นี้ด้วย

มีข้อเสียเล็กน้อยคือไม่อนุญาตให้ใช้อุปกรณ์ดังกล่าวในเทคโนโลยีสมัยใหม่

เสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าฐาน

ในโหมด A การขยายสเตจบนทรานซิสเตอร์สองขั้วสามารถทำงานได้ แต่ถ้าคุณแก้ไขแรงดันไฟฟ้าที่ฐาน คุณก็สามารถใช้เจ้าหน้าที่ภาคสนามได้ สิ่งนี้จะแก้ไขแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ใช่ของฐาน แต่เป็นของเกต (ชื่อของพินสำหรับทรานซิสเตอร์ดังกล่าวแตกต่างกัน) มีการติดตั้งองค์ประกอบสนามในวงจรแทนที่จะเป็นองค์ประกอบสองขั้ว ไม่มีอะไรต้องทำใหม่ คุณเพียงแค่ต้องเลือกความต้านทานของตัวต้านทาน

การลดหลั่นดังกล่าวไม่แตกต่างกันในด้านความเสถียร พารามิเตอร์หลักถูกละเมิดระหว่างการใช้งานและรุนแรงมาก เนื่องจากพารามิเตอร์ที่แย่มากจึงไม่ได้ใช้โครงร่างดังกล่าว แต่จะดีกว่าถ้าใช้การออกแบบที่มีความเสถียรของวงจรสะสมหรือวงจรอิมิตเตอร์ในทางปฏิบัติ

เสถียรภาพของวงจรสะสม

เมื่อใช้วงจรขยายแบบคาสเคดบนทรานซิสเตอร์สองขั้วที่มีความเสถียรของวงจรสะสม ปรากฎว่าประหยัดค่าแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตได้ประมาณครึ่งหนึ่ง ยิ่งไปกว่านั้น สิ่งนี้เกิดขึ้นในช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างใหญ่ สิ่งนี้ทำได้เนื่องจากมีข้อเสนอแนะเชิงลบ

น้ำตกดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องขยายสัญญาณความถี่สูง - UFC, UPCH, อุปกรณ์บัฟเฟอร์, ซินธิไซเซอร์ วงจรดังกล่าวใช้ในเครื่องส่งสัญญาณ (รวมถึง โทรศัพท์มือถือ) ขอบเขตของโครงร่างดังกล่าวมีขนาดใหญ่มาก แน่นอนในอุปกรณ์พกพาวงจรไม่ได้ใช้งานกับทรานซิสเตอร์ แต่ใช้องค์ประกอบคอมโพสิต - ผลึกซิลิกอนขนาดเล็กหนึ่งอันแทนที่วงจรขนาดใหญ่

ความเสถียรของอิมิตเตอร์

มักจะพบโครงร่างเหล่านี้เนื่องจากมีข้อดีที่ชัดเจน - มีความเสถียรสูง (เมื่อเทียบกับทั้งหมดที่อธิบายไว้ข้างต้น) เหตุผลคือความลึกของการป้อนกลับกระแสไฟขนาดใหญ่มาก (DC)

ขั้นตอนการขยายสัญญาณบนทรานซิสเตอร์สองขั้วซึ่งสร้างขึ้นจากวงจรอิมิตเตอร์ทำให้เสถียร ใช้ในเครื่องรับวิทยุ เครื่องส่งสัญญาณ วงจรไมโครเพื่อเพิ่มพารามิเตอร์ของอุปกรณ์

อุปกรณ์ขยายสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล

มีการใช้ขั้นตอนการขยายความแตกต่างค่อนข้างบ่อยอุปกรณ์ดังกล่าวมีภูมิคุ้มกันต่อสัญญาณรบกวนในระดับสูงมาก ในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ดังกล่าว คุณสามารถใช้แหล่งจ่ายแรงดันต่ำ ซึ่งช่วยให้คุณลดขนาดลงได้ แอมพลิฟายเออร์ dif ได้มาจากการเชื่อมต่ออิมิตเตอร์ขององค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์สองตัวเข้ากับความต้านทานเดียวกัน วงจรแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียล "คลาสสิก" แสดงอยู่ในรูปด้านล่าง

การลดหลั่นดังกล่าวมักใช้ในวงจรรวม, เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน, เครื่องขยายเสียง, เครื่องรับ FM, เส้นทางวิทยุของโทรศัพท์มือถือและเครื่องผสมความถี่

เครื่องขยายเสียงแบบพุช-พูล

แอมพลิฟายเออร์แบบพุชพูลสามารถทำงานในเกือบทุกโหมด แต่มักใช้ B เหตุผลก็คือขั้นตอนเหล่านี้ได้รับการติดตั้งเฉพาะที่เอาต์พุตของอุปกรณ์และจำเป็นต้องเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อให้แน่ใจว่ามีประสิทธิภาพในระดับสูง . เป็นไปได้ที่จะใช้วงจรแอมพลิฟายเออร์แบบพุชพูลกับทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าชนิดเดียวกันและต่างกัน วงจร push-pull "คลาสสิค" แสดงในรูปด้านล่าง

โดยไม่คำนึงถึงโหมดการทำงานของแอมพลิฟายเออร์สเตจ ปรากฎว่าลดจำนวนฮาร์มอนิกคู่ในสัญญาณอินพุตลงอย่างมาก นี่เป็นเหตุผลหลักสำหรับการใช้รูปแบบดังกล่าวอย่างแพร่หลาย แอมพลิฟายเออร์แบบพุชพูลมักใช้ใน CMOS และองค์ประกอบดิจิทัลอื่นๆ

วงจรฐานทั่วไป

วงจรสวิตชิ่งทรานซิสเตอร์นั้นค่อนข้างธรรมดามันเป็นอินพุตสี่ขั้ว - สองอินพุตและเอาต์พุตจำนวนเท่ากัน ยิ่งไปกว่านั้น อินพุตหนึ่งตัวยังเป็นเอาต์พุตซึ่งเชื่อมต่อกับขั้ว "ฐาน" ของทรานซิสเตอร์ หนึ่งเอาต์พุตจากแหล่งสัญญาณและโหลด (เช่น ลำโพง) เชื่อมต่ออยู่

หากต้องการเพิ่มพลังให้กับน้ำตกที่มีฐานร่วมกัน คุณสามารถสมัคร:

1. วงจรหนีบกระแสฐาน
2. เสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าฐาน
3. เสถียรภาพของนักสะสม
4. ความเสถียรของอิมิตเตอร์

คุณลักษณะของวงจรพื้นฐานทั่วไปคือความต้านทานอินพุตที่ต่ำมาก มีค่าเท่ากับความต้านทานของจุดแยกอิมิตเตอร์ขององค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์

วงจรคอลเลคเตอร์ทั่วไป

โครงสร้างประเภทนี้ยังใช้บ่อยเช่นกัน นี่คือเครือข่ายสี่ขั้วซึ่งมีอินพุตสองตัวและเอาต์พุตจำนวนเท่ากัน มีความคล้ายคลึงกันมากกับวงจรขยายเสียงเบสทั่วไป เฉพาะในกรณีนี้เท่านั้น ตัวรวบรวมเป็นจุดเชื่อมต่อทั่วไปสำหรับแหล่งสัญญาณและโหลด ในข้อดีของวงจรดังกล่าวเราสามารถแยกความต้านทานอินพุตสูงออกได้ ด้วยเหตุนี้จึงมักใช้ในเครื่องขยายสัญญาณความถี่ต่ำ

ในการจ่ายไฟให้กับทรานซิสเตอร์จำเป็นต้องใช้การรักษาเสถียรภาพในปัจจุบัน การทำให้เสถียรของอิมิตเตอร์และตัวสะสมเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสิ่งนี้ ควรสังเกตว่าวงจรดังกล่าวไม่สามารถแปลงสัญญาณขาเข้าไม่ขยายแรงดันไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่า "ตัวติดตามตัวส่ง" วงจรดังกล่าวมีความเสถียรของพารามิเตอร์สูงมาก ความลึกของ DC feedback (feedback) เกือบ 100%

อีซีแอลทั่วไป

การขยายระยะด้วยอีซีแอลทั่วไปมีอัตราขยายที่สูงมาก ด้วยการใช้โซลูชันวงจรดังกล่าวซึ่งแอมพลิฟายเออร์ความถี่สูงถูกสร้างขึ้นใช้ในเทคโนโลยีสมัยใหม่ - GSM, ระบบ GPS, ในเครือข่าย Wi-Fi ไร้สาย Quadripole (Cascade) มีสองอินพุตและจำนวนเอาต์พุตเท่ากัน ยิ่งไปกว่านั้น อิมิตเตอร์ยังเชื่อมต่อพร้อมกันกับหนึ่งเอาต์พุตของโหลดและแหล่งสัญญาณ หากต้องการจ่ายไฟให้กับน้ำตกที่มีอีซีแอลร่วมกัน ควรใช้แหล่งกำเนิดแบบสองขั้ว แต่ถ้าเป็นไปไม่ได้ก็อนุญาตให้ใช้แหล่ง unipolar ได้ แต่ไม่น่าจะเป็นไปได้ที่จะได้รับพลังงานสูง

ปรีแอมป์สเตจข้อมูลทั่วไป. แอมพลิฟายเออร์ล่วงหน้าจะขยายความผันผวนของแรงดันหรือกระแสของแหล่งสัญญาณเป็นค่าที่ต้องใช้กับอินพุตของขั้นตอนสุดท้ายเพื่อให้ได้พลังงานที่กำหนดในโหลด ปรีแอมพลิฟายเออร์อาจเป็นแบบเดี่ยวหรือหลายขั้นตอนก็ได้ ทรานซิสเตอร์ในระยะก่อนการขยายจะเปิดด้วย OE และหลอดไฟ - พร้อมแคโทดทั่วไปซึ่งช่วยให้คุณได้รับอัตราขยายสูงสุด การรวมทรานซิสเตอร์เข้ากับ OB นั้นเหมาะสมในขั้นตอนอินพุตที่ทำงานจากแหล่งสัญญาณที่มีความต้านทานภายในต่ำ หากต้องการลดการบิดเบือนที่ไม่ใช่เชิงเส้นในช่วงก่อนการขยายสัญญาณ แนะนำให้ใช้โหมด A

• ตามประเภทของการเชื่อมต่อระหว่างน้ำตก (ด้วยการใช้งานแอมพลิฟายเออร์หลายขั้นตอน) มีแอมพลิฟายเออร์ที่มีคาปาซิทีฟ
• หม้อแปลง
• การเชื่อมต่อไฟฟ้า (เครื่องขยายสัญญาณ DC)

แอมพลิฟายเออร์พร้อมคัปปลิ้งแบบคาปาซิทีฟแอมพลิฟายเออร์ที่มีคัปปลิ้งแบบคาปาซิทีฟหรือ JC นั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบและการปรับแต่งที่ง่าย, ราคาถูก, มีลักษณะที่เสถียร, เชื่อถือได้ในการใช้งาน, ขนาดและน้ำหนักที่เล็ก วงจรแอมพลิฟายเออร์ทั่วไปที่ใช้ทรานซิสเตอร์และหลอดไฟแบบคาปาซิทีฟคู่ การตอบสนองความถี่ของสเตจตัวต้านทานแบบคาปาซิทีฟคู่สามารถแบ่งออกได้เป็นสามย่านความถี่: ความถี่ต่ำล่าง เสียงกลางปานกลาง และความถี่สูงบน ในย่านความถี่ต่ำ อัตราขยาย Kn จะลดลง (โดยมีความถี่ลดลง) สาเหตุหลักมาจากการเพิ่มขึ้นของความต้านทานของตัวเก็บประจุคัปปลิ้งระหว่างสเตจ Ср1 ความจุของตัวเก็บประจุนี้ถูกเลือกให้ใหญ่พอซึ่งจะลดแรงดันตกคร่อม โดยปกติแล้ว ช่วงความถี่ต่ำจะถูกจำกัดด้วยความถี่ fH ซึ่งอัตราขยายจะลดลงเหลือ 0.7 ของค่าความถี่กลาง เช่น Kn = 0.7K0 ในพื้นที่ความถี่กลางซึ่งประกอบขึ้นเป็นส่วนหลักของช่วงการทำงานของแอมพลิฟายเออร์ อัตราขยายของ Ko นั้นแทบไม่ขึ้นกับความถี่ ในย่านความถี่สูง fB การลดลงของอัตราขยาย Kv เกิดจากความจุ Co \u003d / \u003d Cout + Cm + Cin (โดยที่ Cout คือความจุขององค์ประกอบขยายของน้ำตก Cm คือความจุของการติดตั้ง , Cin คือความจุขององค์ประกอบขยายของน้ำตกถัดไป) ความจุนี้มักจะถูกย่อให้เล็กสุดเพื่อจำกัดกระแสสัญญาณที่ไหลผ่านและให้อัตราขยายที่มาก การคำนวณระยะก่อนการขยายตัวต้านทาน ข้อมูลเริ่มต้น: ย่านความถี่ขยาย fn-fv = 100-4000 Hz, ปัจจัยการบิดเบือนความถี่ MH

• 1. การเลือกประเภทของทรานซิสเตอร์ กระแสสะสมของน้ำตกซึ่งแอมพลิจูดของกระแสอินพุตของน้ำตกถัดไปมีให้ Iin.tsl, Ik \u003d (1.25h-1.5) IEx.ref \u003d. (1.25-7-1.5) 12 \u003d 15 -5-18 ม.ค. มารับ Ik \u003d 15 mA ตามกระแสไอจีและความถี่คัทออฟที่ต้อง
• \u003d 540000 Hz \u003d 0.54 MHz เราเลือกทรานซิสเตอร์ MP41 สำหรับน้ำตกด้วยพารามิเตอร์ต่อไปนี้: Ik \u003d 40 mA; ยูเค=15 โวลต์; |3 นาที = 30; pmax=60; ความอดอยาก = 1 MHz.
• 2. การหาค่าความต้านทานของตัวต้านทาน RK และ Ra ความต้านทานเหล่านี้พิจารณาจากแรงดันตกคร่อม เราใช้แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R * และ Re ตามลำดับ 0.4 Ek และ 0.2 Ek เราเลือกตัวต้านทาน MLT-0.25 270 โอห์มและ MLT-0.25 130 โอห์ม
• 3. แรงดันไฟฟ้าระหว่างอิมิตเตอร์และตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ที่จุดทำงาน ลักษณะเอาต์พุตคงที่
• kam (รูปที่ 94, a) เรากำหนดกระแสฐาน Ibo \u003d 200 μAที่จุดปฏิบัติการ O " ตามลักษณะคงที่อินพุตของทรานซิสเตอร์ (รูปที่ 94, b) ike \u003d 5 V สำหรับ Ibo \ u003d 200 μA เรากำหนดแรงดันไบแอสที่จุดทำงาน O / Ubeo \u003d 0.22 V.
• 4. เพื่อกำหนดความต้านทานอินพุตของทรานซิสเตอร์ที่จุด O "เราวาดเส้นสัมผัสกับลักษณะอินพุตของทรานซิสเตอร์ ความต้านทานอินพุตถูกกำหนดโดยเส้นสัมผัสของความชันของเส้นสัมผัส
• 5. ความหมายของตัวแบ่งแรงดันไบอัส ความต้านทานของตัวต้านทาน R2 ของตัวหารนั้นนำมาโดย R2 = (5-15) Rin.e. ลองใช้ R2 \u003d 6Rin.e \u003d 6-270 \u003d 1620 โอห์ม เราเลือกตัวต้านทาน MLT-0.25 1.8 kOhm ตาม GOST กระแสไฟหารในการลดหลั่นก่อนการขยายจะใช้เป็น Id \u003d (3-10) Ibo \u003d (Z-10) -200 \u003d 600-2000 μA ลองใช้รหัส \u003d 2 mA ความต้านทานของตัวต้านทาน R1 ของตัวแบ่ง เราเลือกตัวต้านทาน MLT-0.25 3.9 kOhm ตาม GOST
• 6. การคำนวณความจุ ความจุของตัวเก็บประจุการสื่อสารระหว่างเวทีจะพิจารณาจากการบิดเบือนความถี่ที่อนุญาต Ms ที่แนะนำที่ความถี่การทำงานต่ำสุด ความจุของ Capacitor ลองใช้ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าที่มีความจุ 47 μFกับ Uwork > DURE = 0.2 Ek = 0.2-10 = 2 V .

แอมพลิฟายเออร์คู่หม้อแปลง. สเตจพรีแอมป์ที่ต่อกับหม้อแปลงให้การจับคู่ที่ดีกว่าของสเตจขยายเสียงเมื่อเทียบกับสเตจที่ต่อกับตัวต้านทานแบบคาปาซิทีฟ และใช้เป็นอินเวอร์สเพื่อป้อนสัญญาณไปยังสเตจเอาต์พุตแบบพุช-พูล มักใช้หม้อแปลงเป็นอุปกรณ์อินพุต

ไดอะแกรมของขั้นตอนการขยายด้วยการเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานของหม้อแปลงแสดงอยู่ วงจรที่มีหม้อแปลงเชื่อมต่อแบบอนุกรมไม่มีตัวต้านทาน RK ในวงจรตัวสะสมดังนั้นจึงมีความต้านทานเอาต์พุตของสเตจสูงกว่าเท่ากับความต้านทานเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์และใช้บ่อยกว่า ในวงจรที่มีหม้อแปลงเชื่อมต่อแบบขนานจำเป็นต้องมีตัวเก็บประจุทรานซิชัน C ข้อเสียของวงจรนี้คือการสูญเสียพลังงานสัญญาณเพิ่มเติมในตัวต้านทาน RK และการลดลงของความต้านทานเอาต์พุตเนื่องจากผลกระทบของตัวต้านทานนี้ โหลดของสเตจของหม้อแปลงมักจะเป็นอิมพีแดนซ์อินพุตที่ค่อนข้างต่ำของสเตจถัดไป ในกรณีนี้สำหรับการสื่อสารระหว่างเวทีจะใช้หม้อแปลงแบบ step-down ที่มีอัตราส่วนการแปลง n2 = * RB / R "H

การตอบสนองความถี่ของแอมพลิฟายเออร์คู่หม้อแปลงมีการลดเกนในความถี่ต่ำและสูง ในพื้นที่ความถี่ต่ำการลดลงของอัตราขยายของน้ำตกนั้นอธิบายได้จากการลดลงของความต้านทานอุปนัยของขดลวดหม้อแปลงซึ่งเป็นผลมาจากการลดลงของวงจรอินพุตและเอาต์พุตของน้ำตกที่เพิ่มขึ้นและอัตราขยาย K = โค / ลดลง ที่ความถี่ปานกลาง อิทธิพลขององค์ประกอบปฏิกิริยาสามารถละเลยได้ ในย่านความถี่สูง อัตราขยายจะได้รับผลกระทบจากความจุของชุมทางสะสม Sk และการเหนี่ยวนำการรั่วไหลของขดลวดหม้อแปลง ที่ความถี่หนึ่ง ความจุ Sk และตัวเหนี่ยวนำ Is สามารถทำให้เกิดเรโซแนนซ์ของแรงดันไฟฟ้าได้ ซึ่งส่งผลให้การตอบสนองความถี่เพิ่มขึ้นที่ความถี่นี้ บางครั้งก็ใช้เพื่อแก้ไขการตอบสนองความถี่ของเครื่องขยายเสียง