0,0! ф

Рис. 2 fi

OK И ОБ однако в ОЭ имеется усиление и по току, и по напряжению, что дает возможность вводить в нем глубокую обратную связь.

При соединении каскадов усиления возникает возможность взаимокомпенсации НЭ отдельных каскадов. На рис. 2.6 показана схема четырехкаскадного усилителя, первый и третий каскады которого представляют собой ОЭ, а второй и четвертый - ОК- Результирующий уровень НЭ каждого отдельного каскада благодаря взаимной компенсации НЭ, возникающих из-за различных нелинейностей транзистора, обычно меньще уровня НЭ от доминирующей нелинейности транзистора. Линейность усилителя в целом оказывается лучше линейности транзистора первого каскада.

При последовательном соединении двух усилительных каскадов с разным включением транзисторов также возникают условия взаимокомпенсацин НЭ разных видов. Б [15] показано, как изменяется коэффициент гармоник

двухкаскадного усилителя при изменении тока коллектора первого 1\ и второго /2 транзисторов относительно того же усилителя при /,==/2=1 мА. Данные, приведенные в [15], при определенных условиях позволяют сделать вывод, что для компенсации НЭ второго порядка более перспективно соединение каскадов по схеме ОЭ-ОЭ, а для уменьшения НЭ третьего порядка - ОЭ-ОБ; соединение по схеме ОБ-ОБ имеет НЭ третьего порядка, меньшие, чем в усилителе по схеме ОЭ -- ОБ, однако усилитель ОБ - ОБ имеет коэффициент усиления по току, равный единице, и низкую устойчивость.

При соединении каскадов усилителя на полевых транзисторах с общим истоком (ОИ) также появляется

2 Зак 384 33

взаимокомпенсация НЭ второго и третьего порядков. В [9] описан двухкаскадный усилитель с результирующим /Сг«0,01% при Кг первого и второго каскадов, равных соответственно 1,5 и 2,5 %. Однако область применения этого метода уменьшения НЭ ограничена из-за узкой области выполнения условий компенсации НЭ. В дифференциальных и балансных усилителях возникает компенсация НЭ четных порядков и степень компенсации зависит от симметрии плеч усилителя.

Разработка специальных новых транзисторов. Подбирая внутренние параметры транзистора, можно получить компромисс между эксплуатационными показателями и НЭ Так, для биполярного транзистора (БТ) нужно линеаризовать внутренние параметры транзистора Р(/„;),Р(У,э)>т(/к) уменьшить емкости в структуре металл-окисел-полупроводник между эмиттером и коллектором и между коллектором и базой, повысить граничную частоту по току транзистора сОт, увеличить ток коллектора, при котором НЭ минимальны.

Известно, что НЭ уменьшаются по мере возрастания тока коллектора и напряжения э- Однако при достижении определенного тока коллектора начинает сказываться эффект Кирка и НЭ резко возрастают.

Для уменьшения влияния лавинного пробоя коллектора нужно увеличить пробивное напряжение (Укэопроб

между эмиттером и коллектором, при I иэ! < 1/кэОпроб1 - - 5 В) этот эффект не играет значительной роли на высоких частотах. При проектировании ПГ необходимо уменьшать сопротивление истока, повышать крутизну и максимальный ток стока. Используются в усилителях с высокой линейностью и ПТ, у которых зависимость тока стока от напряжения сток - исток при постоянном напряжении затвор - исток в области насыщения - прямая линия, имеющая большой угол наклона по отношению к оси напряжения сток-исток. Усилители на транзисторах с подобной характеристикой имеют значительно меньшие НЭ, чем на обычных 111, однако у таких усилителей более низкий коэффициент усиления по напряжению.

Выбор оптимального режима транзисторов по постоянному току и динамического режима усилителя. С увеличением тока коллектора, с одной стороны, НЭ уменьшаются из-за нелинейности вольт-амперной характеристики и наличия емкости перехода база - эмиттер, а также из-за лавинного умножения, но, с другой стороны, увеличиваются НЭ из-за нелинейности коэффициента

усиления по току. Для любого БТ существует оптимальный ток коллектора, при котором достигается минимум НЭ. Нелинейности, возникающие из-за лавинного умножения, модуляции толщины базы и наличия емкости коллектор - база, зависят, в свою очередь, от напряжения между коллектором и эмиттером транзистора U. При этом зависимое гь НЭ от напряжения /7,=, проявляется в большей степени при больших сопротивлениях нагрузки. Это позволяет минимизировать уровень НЭ изменением Lg-

Усилитель в динамическом режиме можно рассматривать как четырехполюсник с источником сигнала в виде генератора с проводимостью gr и нагрузкой с проводимостью g„ Уровень НЭ зависит от и При изменении gr возможны режимы с минимальной или нулевой нелинейностью благодаря взаимной компенсации различных нелинейностей. Так, при уменьшении проводимости г уменьшается влияние нелинейности проходной вольт-амперной характеристики, но увеличивается влияние других нелинейностей, например, из-за нелинейной зависимосги коэффициента усиления по току от и tit Если влияние нелинейности проходной вольт-ампериой хара-:теристики является доминирующим, что быБает в усилнгелях с малым током коллектора f, то, увеличивая Rr, можно уменьшить НЭ. На радиочастотах могут также появляться нулевая нелинейность благодаря влиянию паразитных емкостей металл - окисел - полупроводник между эмиттером и базой, а также эмиттером и коллектором. Однако конкретные значения этих емкостей трудно предсказать, что не дает возможность их использовать на практике.

Динамический режнм усилителя как способ уменьшения НЭ имеет следующие ограничения: проводимость gr может быть заданной, значение g,, при котором достигается мпнимальная ПЭ, зависит от вида нелинейного эффекта и трудно В1:>1брать значение g,, при котором эффективно уменьилаются НЭ разных видов. Требуемое для минимизации НЭ значение gr в частном случае может быть неприемлемым.

Изменением g„ можно минимизировать НЭ второго и третьего порядков, однако при небольшом коэффициенте усиления усилителя НЭ разных видов мало зависят от g„. С увеличением НЭ могут уменьшаться, но растет влияние нелинейности из-за лавинного умножения

2* 35