UR5FFR

Радиолюбительские конструкции и программы
It is currently 18 Sep 2021, 23:38

All times are UTC + 2 hours [ DST ]




Post new topic Reply to topic  [ 4 posts ] 
Author Message
PostPosted: 31 Aug 2021, 09:26 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1254
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Составной транзистор - это пара из двух транзисторов по следующим схемам

Attachment:
compaund_pair.png
compaund_pair.png [ 3.98 KiB | Viewed 299 times ]


В случае Дарлингтона используются транзисторы одной проводимости, в случае Шиклаи - разной. Важно обратить внимание на эквивалентные выводы такого составного транзистора. Например схема изображенная слева это эмиттерный повторитель, а не каскад с общим эмиттером, как может показаться на первый взгляд. И как следствие она не усиливает сигнал по напряжению а только по току и имеет коэффициент передачи по напряжению порядка 0,99.

Attachment:
sziklai_emitter_follower.png
sziklai_emitter_follower.png [ 15.97 KiB | Viewed 299 times ]


Пара Дарлингтона имеет несколько больший суммарный коэффициент передачи тока, но по некоторым данным [1,2] пара Шиклаи имеет меньшие нелинейные искажения. В частности в [2] утверждается что применение пары Шиклаи позволяет на 10-15 дб увеличить ДД по интермодуляции.

Пару Дарлингтона можно повсеместно встретить в ВЧ усилителях если заглянуть "под капот" MMIC усилителей. Типичная схема выглядит так

Attachment:
mmic_darligton_pair.png
mmic_darligton_pair.png [ 8.8 KiB | Viewed 299 times ]


Литература
1. Compound Pair Vs. Darlington Pairs by Rod Elliott (есть частичный перевод на русский)
2. 1. Бобков А.М. Реальная избирательность РПТ в сложной помеховой обстановке, 2001


Top
 Profile  
 
PostPosted: 31 Aug 2021, 10:53 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1254
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Схема Шиклаи как-то менее распространена. Попробуем заполнить этот пробел :)
На следующем рисунке слева изображена схема эмиттерного повторителя на паре Шиклаи с Кус~=1. Если мы заменим резистор Rэ на два R1R2, таким образом введя в контур ООС делитель то мы получим схему изображенную справа, которая уже обладает усилением большим 1. Для нее Кус=1+R1/R2.

Attachment:
sziklai_amplifier.png
sziklai_amplifier.png [ 10.79 KiB | Viewed 298 times ]


При этом схема сохраняет все основные свойства эмиттерного повторителя - высокое входное сопротивление и очень низкое выходное (порядка единиц ом и менее). В качестве первого транзистора может быть применен полевой транзистор соответствующей проводимости. Такая схема получила широкое распространение в измерительной аппаратуре для реализации высокоомных щупов. Небольшой калейдоскоп схем (неправильных, но об этом ниже)

Attachment:
BufFig1.gif
BufFig1.gif [ 4.22 KiB | Viewed 293 times ]


Attachment:
shhup1-400x240.png
shhup1-400x240.png [ 68.25 KiB | Viewed 298 times ]


Attachment:
shema.jpg
shema.jpg [ 54.93 KiB | Viewed 298 times ]


Attachment:
Щуп-приставка-к-NWT-для-измерения-добротности-и-резонансной-частоты-контуров.gif
Щуп-приставка-к-NWT-для-измерения-добротности-и-резонансной-частоты-контуров.gif [ 19.48 KiB | Viewed 298 times ]


Так почему же эти схемы я назвал неправильными? В случае работы на коаксиальный кабель они не согласованы с его волновым сопротивлением и нагрузкой, так как их выходное сопротивление, как я уже говорил выше, составляет единицы/доли ома. Поэтому на их выходе нужно включить резистор с номиналом равным сопротивлению примененного кабеля и входным сопротивлением устройства к которому мы подключаем щуп. Обычно это 50ом.

Например в усилителе для штыревой антенны в приемнике RX2121AM [1] такой резистор стоит, так как если его исключить то рассыпется АЧХ ДПФ, которые предназначены для работы в 50ти омном тракте

Attachment:
Schematic_Whip LNA_2021-08-28.png
Schematic_Whip LNA_2021-08-28.png [ 39.83 KiB | Viewed 298 times ]


Я не одинок в своем мнении - в сети можно найти достаточно старую схему активного усилителя для антенны. Обратите внимание на резистор номиналом 56ом на выходе для согласования с кабелем и входным импедансом приемника

Attachment:
whip_amp_old.png
whip_amp_old.png [ 129.18 KiB | Viewed 298 times ]


Интересно, что в этом усилителе второй транзистор заменен все на ту же пару Шеклаи. Такая замена имеет смысл на ВЧ так как проще найти мощный npn-транзистор, чем pnp. В эмиттер второго транзистора (pnp) включен резистор который создает локальную ООС и улучшает линейность усилителя.

Замена понятна из следующего рисунка

Attachment:
double_sziklai_amplifier.png
double_sziklai_amplifier.png [ 17.18 KiB | Viewed 298 times ]


Литература
1. Приемник коротковолновика-наблюдателя RX2121AM


Top
 Profile  
 
PostPosted: 31 Aug 2021, 11:22 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1254
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Высокое входное сопротивление не всегда нужно. Можно конечно поставить параллельно входу резистор на землю и получить требуемый импеданс, но "это не наш метод" (с) :)
Попробуем получить требуемое входное сопротивление введением ООС. Схема

Attachment:
sziklai_feedback_amplifier_ur5ffr.png
sziklai_feedback_amplifier_ur5ffr.png [ 20.34 KiB | Viewed 280 times ]


Усиление соатавляет Gain=1+R7/R5. Входное сопротивление зависит от Gain и R3, и не зависит от нагрузки! В случае если R8=R9 то Rin=R3/(Gain+1). Если R9 > R8 то формула более сложная Rin=R3/(Gain*R8/R9+1). Эти формулы приблизительные и не учитывают влияние R1 и входного сопротивления Q1, но их вполне достаточно для прикидки каскада.
Такая схема мне не встречалась и на мой взгляд обладает новизной. Ее можно использовать как post-mixer amplifier между смесителем и КФ


Top
 Profile  
 
PostPosted: 31 Aug 2021, 17:59 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1254
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Использование пары Шеклаи иногда может привести к достаточно нетривиальным схемотехническим решениям.

Рассмотри каскодный усилитель на рисунке 1. нижний транзистор включен по схеме с общим эмиттером, а верхной - с общей базой. За счет этого минимизируется влияние емкости перехода коллектор-база (эффект Миллера), улучшается широкополосность и развязка входа с выходом. Но для хорошей работы такому усилителю нужно в два раза большее напряжение питания, так как транзисторы по постоянному току включены последовательно.

Чтобы улучшить параметры при низком напряжении питания переделаем схему чтобы транзисторы по постоянному току работали параллельно - рисунок 2. При этом транзистор работающий с включением ОБ стал другой проводимости.

Для снижения искажений и увеличения выходной мощности умощним его заменив на пару Шеклаи - рисунок 3. Этот усилитель представляет собой все тот же самый каскод ОЭ-ОБ, хотя внешне от кардинально отличается от привычного вида каскодного усилителя

Attachment:
sziklai_cascode_amplifier_ur5ffr.png
sziklai_cascode_amplifier_ur5ffr.png [ 26.65 KiB | Viewed 280 times ]


Top
 Profile  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 4 posts ] 

All times are UTC + 2 hours [ DST ]


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group