Сравнение схем апериодических ВЧ усилителей. Часть 3-3.
Схемы с компенсацией емкости Сбк. Трех-транзисторные схемы
Смотри также:
Часть 1 Сравнение схем апериодических ВЧ усилителей
Часть 2 Моделирование в симуляторе схем рассмотренных в Части 1
Часть 2-1 Еще схемы
Часть 3-2 Схемы с компенсацией емкости Сбк. Двух-транзисторные схемы
Часть 3-4 Схемы с компенсацией емкости Сбк. Четырех-транзисторные схемы
Часть 3-5 Схемы с компенсацией емкости Сбк. Пяти-транзисторные схемы
Часть 4. Схемы на усилителях тока.
Напоминаю, в этой части рассматриваются схемы из книги:
Прокопенко Н.Н. "Схемотехника широкополосных усилителей". 2005г.
Прежде всего хотелось бы отметить нерабочие схемы, даже в симуляторе:
Схема рис. 4.97 не позволяет установить устойчивый линейный режим усиления, легко переходит в режим триггера Шмидта с гистерезисом.
Схема рис. 4.51 не позволяет установить линейный режим усиления, совершенно неработоспособна.
Схема рис. 2.27а имеет малый коэффициент усиления при средней широкополосности, и это при 4-х транзисторах. Проигрывает любым 2-х транзисторным схемам.
Схема рис. 4.101а узкополосная (не лучше 10-20 МГц). Никакого заявленного увеличения граничной частоты АЧХ в 10 раз нет и близко.
---------------------------------------------------------------------------------
Схема рис. 2.27 б
2N3906-2N3904___K=84___Fв=46 МГц___(R=1)
2N3906-2N3904___K=70___Fв=55 МГц___(R=2)
2N3906-2N3904___K=46___Fв=76 МГц___(R=5)
2N3906-2N3904___K=31___Fв=97 МГц___(R=10)
2N3906-2N3904___K=40___Fв=27 МГц___(R=10)_реально собрано
КТ361-КТ315 ______K=70___Fв=6 МГц____(R=1) __реально собрано
КТ361-КТ315 ______K=32___Fв=24 МГц___(R=10)_реально собрано
Входной каскад ОК имеет компенсацию емкости Сбк путем подачи синфазного сигнала на коллектор.
Схема с достаточно широкой АЧХ, но капризная в установке рабочей точки линейного режима усиления. И нет выигрыша АЧХ в сравнении с 2-х транзисторными схемами.
---------------------------------------------------------------------------------
Схема рис. 4.17
2N3904___Ку=68____Fв=58 МГц
2N3904___Ку=82____Fв=20 МГц__без ООС__реально собрано (см. для сравнения часть 1 и часть 2, схема 7)
2N3904___Ку= 82____Fв=17 МГц__без ООС_реально собрано без компенсации
КТ306_____Ку=80____Fв=33 МГц__без ООС__реально собрано
КТ315____ Ку=97____Fв=8 МГц____без ООС_реально собрано
КТ315_____Ку=97____Fв=5 МГц _без ООС___реально собрано без компенсации
Схема с компенсацией емкости Сбк во входном каскаде ОК. Это видоизмененная стандартная схема ОК-ОБ. По сравнению с исходной схемой ОК-ОБ наблюдается расширение АЧХ примерно в полтора-два раза. Теоретически, по результатам моделирования в симуляторе. В реально собранной схеме при введении такой компенсации Сбк наблюдалось расширение АЧХ с 17 до 20 МГц, т.е. всего на 15-20%. И то, при увеличении верхнего резистора в коллекторе до 200 Ом, тогда как по расчетам автора там должно быть всего 4 Ома. При номинале 4 ома никакого изменения АЧХ не наблюдалось даже в симуляторе. Автор в своих расчетных формулах и рекомендациях не учел внутреннее активное сопротивление области эмиттера транзистора.
Схема имеет неплохую ширину АЧХ (в симуляторе !), но нет возможности регулировки коэффициента усиления простыми средствами. Необходимо менять номиналы сразу нескольких радиоэлементов и корректировать АЧХ. Регулировка Ку возможна в 4-х транзисторой схеме ОК*-ОБ-ОК c ООС. Усиление регулируется цепью ООС.
Реально собранная схема не показала заметного выигрыша в АЧХ по сравнению со схемой без компенсации Сбк. Без компенсации Fв=17 МГц, а с компенсацией Fв=20 МГц, или 5 МГц и 8 МГц для КТ315. Не обещанные автором 3-10 раз расширения АЧХ, а проценты! Помимо того, сама ширина АЧХ в реальной схеме получилась значительно меньше чем это показал симулятор.
---------------------------------------------------------------------------------
Схема рис.4.42
2N3904__К=72___Fв=46 МГц__(Rэ=1)
2N3904__К=156__Fв=16 МГ___(Rэ=1)__реально собрано
2N3904__К=156__Fв=16 МГц__(Rэ=1)__реально собрано, без компенсации и без 100 Ом
2N3904__К=68___Fв=48 МГц__(Rэ=2)
2N3904__К=58___Fв=56 МГц__(Rэ=5)
2N3904__К=48___Fв=65 МГц__(Rэ=10)
2N3904__К=77___Fв=25 МГц__(Rэ=10)__реально собрано
2N3904__К=77___Fв=24 МГц__(Rэ=10)__реально собрано, без компенсации
2N3904__К=37___Fв=25 МГц__(Rэ=10)__реально собрано, без компенсации и без 100 Ом
2N3904__К=35___Fв=84 МГц__(Rэ=24)
2N390___К=27___Fв=98 МГц__(Rэ=50)
2N3904__К=22___Fв=26 МГц__(Rэ=220)_реально собрано, без компенсации
2N3904__К=16___Fв=26 МГц__(Rэ=нет)_реально собрано, с компенсацией
2N3904__К=16___Fв=28 МГц__(Rэ=нет)_реально собрано, с компенсацией и объемным монтажом выходного каскада.
КТ306____К=160__Fв=12 МГц__(Rэ=2)___реально собрано
КТ306____К=70___Fв=32 МГц__(Rэ=10)__реально собрано
КТ306____К=47___Fв=50 МГц__(Rэ=20)__реально собрано
КТ315___К=123__Fв=2.5 МГц__(Rэ=1)___реально собрано
КТ315___К=63 ___Fв=6 МГц___(Rэ=10 + С=4700)_реально собрано
Входной каскад ОК имеет компенсацию емкости Сбк путем подачи синфазного сигнала на коллектор. Как показало сравнение реально собранных схем, цепи компенсации Сбк никак на АЧХ не влияют, крутизна фронта импульсов нисколько не меняется. Ни цепочка диодов, передающая сигнал в цепь коллектора первого транзистора, ни резистор 100 Ом в диф. каскаде, который якобы должен влиять на эффективность компенсации. Цепь компенсации меняет частоту АЧХ лишь на единицы процентов. Требование R4 >> h11б т.е. >= 100 Ом оно не имеет ни малейшего отношения к компенсации. Данное требование приводит лишь к тому что второй транзистор дифкаскада перестает влиять на АЧХ и усиление. Что и было проверено в симуляторе, второй транзистор дифкаскада был удален вместе с резистором 100 ом. После этого ни усиление, ни граничная частота не изменились. Тот же результат получен и в реально собранной схеме. Фактически это двухтранзисторная схема 4.67а, и о ней все уже сказано, в том числе и о "компенсации". Сравнение показывает абсолютную бесполезность цепей компенсации, влияние на АЧХ нет.
Режим этой схемы удобнее настраивать в симуляторе с помощью синхронных источников тока, а не резисторами, видимо схема изначально предназначалась для применения в микросхемном исполнении.
Ширина АЧХ неплохая (для симулятора), но не лучшая, и усиление могло бы быть больше. Для реально собранной схемы АЧХ оказалась значительно хуже чем это показал симулятор. Предположительно причина возможно в неучете паразитных емкостей монтажа. Увы, но эта версия оказалась ошибочна, проверка объемным монтажом показала что АЧХ при этом расширяется незначительно, с 26 до 28 МГц , а симулятор ведь показывает около 100 МГц. Остается версия что причина в некачественных китайских транзисторах, это увы наблюдается довольно часто, и не только с китайскими транзисторами.
--------------------------------------------------------------------------------
Схема рис. 4.68а
2N3904-2N3906___К=170___Fв=26 МГц___(Rэ=1, Сэ=0)
2N3904-2N3906___К=146___Fв=41 МГц___(Rэ=2, Сэ=2000)
2N3904-2N3906___К=103___Fв=76 МГц___(Rэ=5, Сэ=700)
2N3904-2N3906___К=70____Fв=110 МГц__(Rэ=10, Сэ=150)
2N3904-2N3906___К=73____Fв=25 МГц___(Rэ=10, Сэ=560)__реально собрано
2N3904-2N3906___К=40____Fв=138 МГц__(Rэ=24, Сэ=0)
КТ315-КТ361______К=160___Fв=4 МГц ____(Rэ=1, Сэ=0)______реально собрано
КТ315-КТ361______К=67_____Fв=12 МГц___(Rэ=10, Сэ=2200)_реально собрано
Схема имеет одну из самых широких АЧХ среди рассмотренных здесь схем (в симуляторе). Особую роль в этом имеет каскад ОК на входе. А второй каскад ОК имеет компенсацию емкости Сбк за счет подачи синфазного сигнала на коллектор. Для сравнения можно посмотреть 2-х транзисторную схему рис. 4.11а без каскада ОК на входе и предыдущую схему. Наилучшая линейность АЧХ здесь при Rэ=5 - 10 Ом. Схема требует точной регулировки рабочей точки линейного режима усиления.
Реально собранная схема показала далеко не лучший результат.
-------------------------------------------------------------------------
Схема рис. 4.46 и 4.66 а
2N3904-2N3906___К=142___Fв=38 МГц___(Rэ=1)
2N3904-2N3906___К=125___Fв=43 МГц___(Rэ=2)
2N3904-2N3906___К=93____Fв=53 МГц___(Rэ=5)
2N3904-2N3906___К=67____Fв=65 МГц___(Rэ=10)
2N3904-2N3906___К=73____Fв=25 МГц___(Rэ=10)_реально собрано
2N3904-2N3906___К=40____Fв=87 МГц___(Rэ=24)
КТ315-КТ361______К=146___Fв=9 МГц____(Rэ=1)___реально собрано
КТ315-КТ361______К=70____Fв=16 МГц___(Rэ=10)__реально собрано
КТ315-КТ361______К=43____Fв=24 МГц___(Rэ=20)__реально собрано
Входной каскад ОК имеет компенсацию емкости Сбк путем подачи синфазного сигнала на коллектор. Второй каскад ОЭ получает сигнал от каскада ОК, т.е. от низкоомного источника.
Ширина АЧХ неплохая, но не лучшая. Каких либо явных преимуществ по сравнению с уже рассмотренными трех- и двух-транзисторными схемами здесь нет.
------------------------------------------------------------------------
Схема рис. 4.77
2N3904-2N3906____К=164___Fв=34 МГц___(Rэ=2)
2N3904-2N3906____К=110___Fв=43 МГц___(Rэ=5)
2N3904-2N3906____К=74____Fв=53 МГц___(Rэ=10)
2N3904-2N3906____К=75____Fв=15 МГц___(Rэ=10)__________реально собрано
2N3904-2N3906____К=40____Fв=70 МГц___(Rэ=24)
КТ315-КТ361_______К=160___Fв=8 МГц____(Rэ=2)____________реально собрано
КТ315-КТ361_______К=73____Fв=12 МГц___(Rэ=10 + С=430)_реально собрано
КТ315-КТ361_______К=46____Fв=20 МГц___(Rэ=20 + С=300)_реально собрано
Ширина АЧХ неплохая, но не лучшая, и есть большая неравномерность АЧХ вблизи верхней границы. Каких либо преимуществ нет по сравнению с рассмотренными ранее схемами.
-------------------------------------------------------
Реально собранные схемы, сравнение:
Вывод:
Реально собранные трех-транзисторные схемы показали АЧХ в разы хуже чем это показывал симулятор. Кроме того, так называемая "компенсация" емкости Сбк на самом деле либо вообще не влияет на АЧХ, либо дает улучшение в лучшем случае лишь на 15-20% вместо заявленных 3-10 раз. И нет заметного преимущества по сравнению с двух-транзисторными схемами.