14.5. СИММЕТРИЧНЫЙ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

14.5.1. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С КАСКОДНОЙ СХЕМОЙ

На рис. 14.6 представлена схема широкополосного дифференциального усилителя с симметричными входом и выходом. Для предотвращения эффекта Миллера транзисторы обоих плеч дифференциального усилителя заменены каскодными схемами.

В широкополосных усилителях введение отрицательной обратной связи, охватывающей несколько каскадов, связано с проблемой устойчивости. Однако для обеспечения определенного значения коэффициента усиления можно использовать

Рис. 14.6. Дифференциальный усилитель с каскадной схемой.

местную отрицательную обратную связь в отдельных каскадах. Для этой цели в схему введены резисторы с помошью которых реализуется отрицательная обратная связь по току. Она приводит к уменьшению крутизны входных транзисторов:

Отсюда видно, что крутизна тем больше зависит от сопротивления отрицательной обратной связи, чем больше по сравнению с Кроме того, при введении обратной связи повышается граничная частота крутизны. Подставив выражение (14.5) в (14.6), получим частотную характеристику

Отсюда следует, что больше

Рассмотрим числовой пример расчета описанной схемы дифференциального усилителя. Пусть необходимо получить ширину полосы, равную Частоту среза выходного фильтра нижних частот выбирают примерно равной граничной частоте При последовательном соединении фильтров нижних частот результирующая граничная частота приближенно равна

В данном случае отсюда следует, что

Суммарное значение внутренних емкостей транзистора и паразитных емкостей монтажа должно составлять На основании этого определим величину коллекторного сопротивления

Чтобы при таком малом коллекторном сопротивлении можно было обеспечить заданный коэффициент усиления по напряжению, необходима высокая крутизна, т.е. большой коллекторный ток. Его предельное значение определяется рассеиваемой мощностью транзисторов и снижением частоты при увеличении коллекторного тока. Выберем тогда Ом. Для получения существенной обратной связи выберем Для значения равного 15 Ом, получим

При этом коэффициент усиления по напряжению для низких частот будет равен

Теперь уже ясно, что с помощью широкополосного усилительного каскада с отрицательной обратной связью можно получить лишь достаточно малое усиление по напряжению. Кроме того, следует отметить, что полевые транзисторы для усиления напряжения непригодны, поскольку их крутизна слишком мала. Для повышения входного сопротивления дифференциального усилителя можно использовать полевой транзистор в качестве истокового повторителя.

Из соотношения (14.8) можно получить необходимое значение граничной частоты входных транзисторов:

Следовательно, частота должна превышать Таким частотным диапазоном уже обладают низкочастотные транзисторы, однако они непригодны для использования в широкополосных усилителях, поскольку их внутренние емкости слишком велики.

Существуют различные способы расширения частотного диапазона усилителей, основанные на введении в схему фильтров верхних частот. Можно, например, использовать нейтрализацию обратной связи по току, подключив конденсатор между эмиттерными выводами транзисторов 7, и . В рассмотренном примере для нижней граничной частоты необходимая емкость корректирующего конденсатора должна составлять

Другой способ состоит в повышении полного коллекторного сопротивления вблизи граничной частоты, что можно осуществить, включив последовательно с коллекторным сопротивлением соответствующую индуктивность. Этот метод называется -коррекцией. В рассмотренном примере величина индуктивности должна быть порядка