Методы построения ШПУ с большим коэффициентом усиления

Для увеличения коэффициента усиления, как видно из формул, полученных в рассмотренных примерах, необходимо увеличивать номинал нагрузочного сопротивления. Для исключения потерь усиления на делителях в выходных каскадах необходимо сформировать оптимальное сочетание выходного и нагрузочного импедансов.

Свойства выходных каскадов ШПУ.

- Для схем усилителей напряжения и преобразователей тока в напряжение упрощенная эквивалентная схема выглядит так:

A_U, T

j_вых = u_вых/Z_вых

Z_вых

U_вых Z_н U_н

Для увеличения коэффициента усиления выгодно делать

Z_н/(Z_вых+Z_н) ® 1

или Z_вых/Z_н << 1, тогда получаем высокое выходное напряжение.

- Для схем усиления тока или преобразователей напряжения в ток выходной каскад выглядит следующим образом:

A_I, S

I_вых

Y_вых = 1/Z_вых

J_вых Y_вых Z_н

Высокий коэффициент усиления можно получить, если делать

Z_н/Z_вых << 1.

Свойства входных каскадов ШПУ.

Для усилителей и преобразователей тока или напряжения, соответственно, нужно придерживаться следующих соотношений импедансов генераторов входных сигналов и входных импедансов соответствующих схем:

Преобразователи напряжения Преобразователи тока

A_U, S A_I, T

Z_г I_вх

U_г Z_вх J_г Z_г Z_вх

Z_вых1 Z_вх2 = Z_н1

1)

I_вх

2)

Z_н1» Z_вх2(2) << Z_вх2(1) для усиления по току

3)

Z_н1 = Z_вх2(3) > Z_вх2(1) по сравнению со схемой (1) w₁ уменьшается

4)

Z_н1 = Z_вх2(4) < Z_вх2(1) частотные свойства лучше, чем в (3).

При построении ШПУ применяют местные ОС и проводят оптимизацию полосы пропускания каждой ячейки, при этом желательно придерживаться следующих рекомендаций:

Схема усилителя	Входной импеданс	Выходной импеданс
AU	Zвх ® ¥,	Zвых ® 0
AI	Zвх ® 0	Zвых ® ¥
S	Zвх ® ¥	Zвых ® ¥
T	Zвх ® 0	Zвых ® 0

Широкополосные схемы усилителей напряжения A_U:

Широкополосные схемы усилителей тока A_I:

В области больших частот имеют преимущества парафазные схемы с эмиттерными связями, используются транзисторы в схемах с ОК (Т1) и с ОБ (Т2). Это частный случай дифференциальных каскадов, основное отличие – несимметрия схемы. В такой схеме минимизируется емкость коллектора во входном плече, а включение транзистора с ОБ преобразует усиление по току в усиление по напряжению. Каскад неинвертирующий, поэтому затруднено использование ООС. Коэффициент усиления схемы с эмиттерной связью равен примерно половине А_U в аналогичной схеме с ОЭ

+U

I₁ R_K I₂

U_вых

R_г

U_вх Т1 Т2

I₀

-U

ЛЕКЦИЯ 7