Продолжаю тему о каскодных усилителях, которую я начал в первой статье. А в этой статье я попробую дать небольшой обзор этой темы в наших книгах и журналах.
Одной из первых книг, где было описано использование каскодного включения в разных каскадах приемников была книга Эдуарда Павловича Борноволокова "Малогабаритные радиоприемники", вышедшая в издательстве «Знание» в 1967 году.
Как я уже писал в первой статье, одним из основных преимуществ каскодного включения транзисторов по схеме ОЭ-ОБ является наиболее полное использование частотных свойств транзисторов. Вот и в простейшем каскодном усилителе ПЧ 465 кГц используются транзисторы П15, у которых граничная частота усиления не превышала 2 МГц.
А при использовании транзисторов П401 с граничной частотой 30 МГц от от одного каскодного каскада можно получить усилении порядка 60 дБ. Но есть и проблема: выходное сопротивление каскада с ОБ велико, а входное сопротивление диодного детектора с последующим каскадом УНЧ по схеме с ОЭ - на порядок меньше. Поэтому для согласования этих сопротивлений используют трансформаторную схему с коэффициентом трансформации 10:1, а это значит, что реальный коэффициент усиления составит около 40 дБ.
Интересное решение этой проблемы предлагает Э.П. Борноволоков.
Это более сложный УПЧ 465 кГц с системой АРУ. Обратите внимание, что нагрузкой каскода являются два одинаковых индуктивно связанных контура, настроенных на частоту 465 кГц и имеющих высокое сопротивление (судя по малой емкости контуров - 120 пФ). И непосредственно к второму контуру подключен диодный детектор. А как же согласование? Все нормально: детектор работает на составной эмиттерный повторителем (выделен фиолетовым контуром) с входным сопротивлением более 1 МОм (таково сопротивление резистора R7 - подчеркнут красным). Между детектором и эмиттерным повторителем включен П-образный ФНЧ (выделен синим контуром), который предотвращает проникновение сигнала ПЧ на вход эмиттерного повторителя.
Этот УПЧ имеет усиление более 60 дБ: по данным автора при токе через транзисторы каскода около 5-6 мА Кус = 10 000, а при токе 2,5-3 мА Кус=6000. Не плохо для одного каскада.
Интересно, что в этой книге автор предлагает использовать каскодное включение транзисторов в преобразователях частоты. Вот схема преобразователя частоты для приемника с диапазонами ДВ и СВ на низкочастотных :)) транзисторах П15.
Транзистор Т1 в это схеме выполняет роль УВЧ, а Т2 - роль преобразователя с совмещенным гетеродином.
Не менее интересные схемы предлагаются в книге-сборнике схем Борноволоков Э.П. Фролов В.В. "Радиолюбительские схемы", 1985. Вот, например, схема приемника прямого усиления с полуавтоматической электронной настройкой (!) и УВЧ с каскодным включением транзисторов.
В ноябрьском номере журнала Радио за 1970 год была опубликована статья к.т.н. В. Парамонова, инженеров А. Гордеева, Н. Реушкина и Г. Сулавко "Транзисторные антенные усилители", в которой описан усилитель для телевизионной антенны, который при соответствующей настройки контуров может работать в диапазоне 48-230 МГц.
Здесь используются два каскодных каскада по схеме ОЭ-ОБ, но в них транзисторы включены последовательно лишь по переменному току, а по постоянному они разделены.
В декабрьском номере Радио за 1971 год была напечатана статья известного радиолюбителя-конструктора Василия Петровича Кокачева "Каскодный усилитель ПЧ с АРУ на транзисторах". В ней описывался похожий на предыдущий двухкаскадный усилитель.
Другой тип каскода - ОК-ОБ с параллельным питанием по постоянному току описан в статье "Две схемы каскодных усилителей ПЧ" из №4 за 1974 журнала Радио.
Схема ОК-ОБ имеет высокое входное и выходное сопротивление, что позволяет уменьшить коэффициент трансформации межкаскадных контуров, т.е. повысить коэффициент усиления. В этой схеме, как и на рис. 2, применена высоокомная нагрузка детектора в виде эмиттерного повторителя. Общее усиление (на частоте 465 кГц) составляет 92 дБ (около 40 000 раз) !!!. Система АРУ обеспечивает изменение сигнала на выходе эмиттерного повторителя в 3 раза (10 дБ) при изменении сигнала на входе в 1000 раз (60 дБ). Работоспособность усилителя сохраняется при изменении напряжения питания от 4 до 12 В, конечно, Кус при этом будет изменяться, но незначительно.
Схема отличная, только вот меня несколько удивило использование в качестве блокировочных конденсаторов электролитов 1,0 мкФ.
Вторая схема, описанная в этой статье еще интересней.
Сразу бросается в глаза отсутствие колебательных контуров, т.е. усилитель является апериодическим. Первый каскад - обычный, по схеме с ОЭ. Второй - каскод ОК-ОБ с динамической нагрузкой. На частоте 465 кГц при напряжении 9 В схема имеет усиление 72 дБ, да и АРУ послабее - при изменении сигнала на входе 30 дБ, на выходе он меняется на 6 дБ.
Об этом типе усилителей (каскод с динамической нагрузкой) была еще одна статья в журнале Радио №6 за 1975 год, которая так и называлась: "" Каскодные усилители с динамической нагрузкой", автор А. Ломакин.
В самом начале статьи автор отмечает, что хотя использование динамической нагрузки усиление каскада повышается на порядок, но появляется бОльшая зависимость от частоты из-за наличия межэлектродных емкостей транзистора, работающего в динамической нагрузке.
Первой была схема УНЧ с Кус = 10000 (80 дБ) в полосе частот до 1000 кГц, но при нестандартном напряжении питания 30 В.
Мне кажется, что отличный вариант для приемника прямого преобразования, но ни разу не читал о таком его использовании.
Следующая схема из этой статьи отличается высокой стабильностью, независимостью от параметров применяемых транзисторов и имеет неравномерность АЧХ в полосе 100 Гц - 10 МГц +/- 2%. Правда, из-за глубокой ООС, выравнивающей характеристику, Кус всего около 100.
Для согласования с последующими каскадами на выходе усилителя установлен эмиттерный повторитель.
Большая статья В. Козлова "Каскодные усилители на транзисторах" была опубликована в №5 за 1975. Статья хороша тем, что там приведено много практических схем с описанием их достоинств и недостатков. А еще там приводятся схемы каскодных усилителей на полевых транзисторах и на полевом и биполярном транзисторе.
Это схема резонансного УВЧ, который работает в диапазоне ДВ. На более высоких частотах нужно использовать и более высокочастотные транзисторы, например, КП303 или КП307. Транзистор Т1, включенный по схеме с ОИ, имеет высокое входное сопротивление и его затвор можно непосредственно подключить к входному контуру, не снижая его добротность. Кус этого усилителя составляет 20 - 30 раз, что в несколько раз больше, чем Кус простого каскада с ОИ. Кус можно поднять до 100, если использовать на выходе истоковый повторитель, подключив его через конденсатор небольшой емкости к стоку Т2.
Интересна также схема с использованием полевого и биполярного транзистора.
Усилитель имеет на частоте 12,5 МГц Кус около 20, а в диапазоне СВ - около 100, но это с учетом коэффициента трансформации L2/L3. Если использовать на выходе истоковый повторитель, то и на частоте 12,5 МГц можно около 100 получить. Проверим-ка на модели.
Действительно, усиление более 40 дБ, т.е. более 100 раз. Отмечаем, что использование истокового повторителя не снижает добротность контура L1C4, полоса его пропускания по уровню -20 дБ около 300 кГц.
В брошюре ВРЛ №48 за 1975 год напечатана статья В. Фролова "Любительский коротковолновый приемник". УПЧ в этом приемнике выполнен на каскадах с каскодным включением транзисторов и системой АРУ.
Осень интересная статья о каскодном включении транзисторов есть на сайте Владимира Петровича Рубцова (UN7BV). В частности, там приводится очень простая схема с хорошими характеристиками.
В полосе частот от 100 кГц до 23 МГц этот усилитель имеет Кус более 60 дБ. Попробуем проверить на модели.
Немного подобрал резисторы, добавил дроссель и все получилось даже лучше, чем у Владимира Петровича - АЧХ практически равномерна от 200 кГц до 30 МГц.
Но такой усилитель нужен разве что для приборов, а вот в приемниках и трансиверах чаще используют резонансные усилители.
Только в этом случае следующий каскад должен иметь высокое входное сопротивление (более 100 кОм) - эмиттерный или истоковый повторитель. И усиление в этом случае на частоте 9 МГц получилось более 70 дБ.
Еще одна интересная схема от Владимира Петровича - с использованием вместо Q1 двухзатворного полевого транзистора.
Достоинством этой схемы является высокое входное сопротивление и возможность регулировки усиления путем изменения напряжения на втором затворе.
Несколько другое решение, в котором двухзатворный транзистор используется в каскодном включение с биполярном транзистором, описано в журнале Радио №2 за 1985 год в статье В. Богданова и В. Павлова "Высококачественный ПЧ звука".
Здесь, правда, нет системы АРУ, но на частоте 31,5 МГц усилитель имеет чувствительность около 20 мкВ.
Так что разнообразие усилителей с каскодным включением транзисторов очень велико и они часто применяются в любительских приемниках и трансиверах, например в YES-97, приемник Mini Test 2 band и др.
Теперь осталось только практически опробовать такие усилители.
Всем здоровья и успехов!
