Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
сводит к минимуму как наводки от сети, так и ослабление, обусловленное
емкостью линии. Причина этого становится очевидной при рассмотрении
эквивалентной схемы выходной цепи на рис. 5.5. Малое сопротивление
источника означает, что малым является сопротивление, включенное
параллельно между сигнальным проводом и землей. Типичное значение
выходного сопротивления эмиттерного повторителя меньше 50 Ом, и оно
скрадывает шунтирующее действие емкости линии. Такое малое сопротивление
источника делает линию также весьма неэффективной антенной и
маловероятными наводки от сети.
Еще большего уменьшения наводок от посторонних источников можно достичь,
применяя симметричную линию и дифференциальный вход, как это обсуждается
далее в главе 8.
5.13 Истоковый повторитель
5.13.1 Расчет схемы
Включая нагрузку в цепь истока полевого транзистора, мы получаем
показанную на рис. 5.18 схему с общим стоком или истоковый повторитель.
Истоковый повторитель, подобно эмиттерному повторителю, является схемой
согласования сопротивлений с коэффициентом усиления напряжения, близким к
единице, и с тем дополнительным достоинством, что полевой транзистор по
своей природе обладает большим входным сопротивлением.
На рис. 5.19 показана эквивалентная схема истокового повторителя, где
приняты во внимание только переменные токи и напряжения точно так же, как
это было сделано в отношении эмиттерного повторителя на рис. 5.14.
Коэффициент усиления напряжения истокового повторителя чуть-чуть меньше
единицы. Достаточно беглого взгляда на рис. 5.19, чтобы убедиться в этом;
между затвором и истоком полевого транзистора имеется лишь малый сигнал ,
так что vin и vout отличаются только на эту малую величину, в результате
чего коэффициент усиления и оказывается примерно равным 1. Более
подробное рассмотрение подтверждает это и приводит к выражению для
коэффициента усиления.
Поскольку ток стока i пренебрежимо мал, переменный ток стока id , как
известно, равен току истока is. Но ток стока id связан с напряжением
затвор-исток коэффициентом пропорциональности, равным крутизне gm :
*</ - 8т Vgj '
Истоковый повторитель 111
Рис. 5.18. Основная схема истокового повторителя.
Рис. 5.19. Схема истокового повторителя с точки зрения переменного
сигнала.
поэтому
h = i > d s '
i = 2 V .
s gs
Далее, согласно закону Ома имеем:
^out " */Л -
Но, как говорилось выше, vgs = vin -vout, поэтому
Vout - ~ Vout)-
Выполни преобразования, получим
^out ~ in ~ out>
112 Согласование сопротивлений
Av -¦
vout 0 8т ) ^/. ?т ^'in '
и поэтому коэффициент усиления напряжения равен
vout _ т (5.25)
Vin 1 + RLgm'
Если R.g " 1, то
L °Я1 7
VQUt а J
vin
Полагая, что для транзистора типа 2N3819 в схеме на рис 5.18 gm = 2 мА/В,
имеем:
_ 4700x2 х10_3 9,4
V ~ 1+ (4700x2х10"3) Ю,4'
значит, A v ~ 0,90.
Таким образом, мы видим, что в действительности коэффициент усиления
напряжения у истокового повторителя не так близок к единице, как у
эмиттерного повторителя, но эта потеря, как правило, незначительна.
5.13.2 Входное и выходное сопротивления истокового повторителя
Ток затвора полевого транзистора пренебрежимо мал, так что весь входной
ток /in течет по резистору в цепи затвора RG . Поэтому входное
сопротивление истокового повторителя равно RG . Для большинства полевых
транзисторов с р-п переходом величина RG может доходить до 200 МОм,
прежде чем сам ток затвора станет существенным. В случае МОП-транзисторов
с их изолированным затвором можно достичь значений входных сопротивлений
вплоть до 1015 Ом.
Чтобы найти выходное сопротивление истокового повторителя, мы снова
применим все тот же способ его определения путем деления напряжения
холостого хода на ток короткого замыкания. Глядя снова на рис. 5.19 и
полагая приближенно коэффициент усиления равным единице, видим, что в
режиме холостого хода vout ~ vjn .
Если теперь замкнуть выход накоротко, то все напряжение vin окажется
приложенным между затвором и истоком. Следовательно, ток короткого
замыкания будет равен:
/ = g V. , (5.26)
s {sc) °т in ' v /
а выходное сопротивление -
7 vout vin 1 (5.27)
^ out
*л(лг) Srn^in Sm
Если gm выражается в миллиамперах/вольт, то Zout - в килоомах.
Это интересный результат, так как он показывает, что у истокового по-
Истоковый повторитель 113
вторителя, в отличие от эмиттерного повторителя, выходное сопротивление
не зависит от сопротивления источника сигнала, подключенного ко входу.
Для типичного значения крутизны 2 мА/B величина Zout равна 500 Ом.
Сравнение эмиттерного и истокового повторителей показывает, что первый из
них может обеспечить меньшее выходное сопротивление, чем второй. Однако
истоковый повторитель является непревзойденным, когда речь идет
о сопряжении с таким источником сигнала с очень большим внутренним
сопротивлением, как конденсаторный микрофон.
5.13.3 Улучшенная рабочая точка для истокового повторителя
У простой схемы истокового повторителя на рис. 5.18 весьма ограниченный
