(оно может даже стать доминирующим) и влияние внутренней нелинейной обратной связи.

Выбор типа транзистора. Из изложенного выше следует, что мощные транзисторы имеют меньший уровень НЭ, чем маломощные. Уровень НЭ в ПТ [шже, чем в БТ; однако усилители на БТ имеют больший коэффициент усиления по напряжению, что дает возможность использовать более глубокую обратную связь. Необходимо учитывать также, что увеличение тока в БТ приводит к росту шума, а в ПТ - к его уменьшению; поэтому если коэффициент шума является существенным параметром усилителя, то в нем целесообразно использовать специальный малошумящий мощный БТ. Амплитуда входного сигнала, при которой БТ входит в область существенной нелинейности, меньше, чем у ПТ. Если потребляемая от источника питания мощность лимитируется или необходимо обеспечить минимальный коэффициент шума усилителя, то целесообразно использовать маломощные транзисторы.

Введение линейной отрицательной обратной связи (ЛОС), как известно, является эффективным методом уменьшения НЭ усилителей с малой нелинейностью. Однако ЛОС по-разному действует на НЭ различных порядков. При увеличении глубины ОС НЭ одного вида могут уменьшаться, а других - увеличиваться или оставаться без изменения. Введение ЛОС более эффективно для уменьшения НЭ второго порядка и менее - для уменьшения НЭ третьего порядка из-за взаимодействия НЭ второго порядка.

Если источник сигнала представляет собой генератор напряжения, то выходной ток нелинейно связан с входным напряжением и эта характеристика определяет все нелинейности тока. Вклад этих нелинейностей можно уменьшить только введением ЛОС по току. Если gr меньше входной проводимости БТ (источник сигнала - генератор тока), то НЭ зависят в основном от нелинейности усиления по току. Способ уменьшения таких НЭ - это введение ЛОС по напряжению. Другие виды нелинейности транзистора уменьшаются с помощью обоих видов ЛОС. Из этого следует, что в реальных усилителях существует оптимальная глубина ОС, при которой достигаются минимальные НЭ. При введении резистивной ЛОС обеспечивается высокая линейность усилителя, но шумы резисторов в цепи ОС увеличивают его коэффициент шума.

Рис. 2.7

Бесшумная ЛОС реализуется с помощью трансформаторов, в которых в идеальном случае не имеется потерь.

Применение нелинейных корректирующих цепей. Корректирующая цепь может включаться либо на входе, либо на выходе усилителя, либо в цепи ОС.

Этот способ в принципе позволяет получить полную компенсацию НЭ. Точность и эффективность способа зависят от точности выполнения требуемых характеристик нелинейной цепи. Если усилитель или корректирующая цепь инерционны, то компенсация НЭ достигается только в узких полосах частот.

Подача сигнала вперед. Этот способ уменьшения НЭ состоит в том, что формируется второй дополнительный канал усиления, анализирующий и выделяющий искажения основного канала усиления с последующей компенсацией их на выходе основного усилителя.

На рис. 2.7 изображена структурная схема усилителя с подачей сигнала вперед. Сигнал с напряжением U подается на вход главного канала усиления (цепь А), из-за нелинейности которого входной сигнал искажается. Нелинейность главного канала можно учесть с помощью коэффициента d, который характеризует уровень составляющей выходного напряжения dU, обусловленной искажениями сигнала. Коэффициент передачи идеального усилителя обозначен через К. Выходной сигнал [/{K-d) ослабляется цепью С в К раз и вычитается из входного сигнала, при этом остаточное напряжение равно -dU/K. Это остаточное напряжение усиливается дополнительным усилителем цепи В в (K + d) раз и на его выходе получается напряжение -Ud-Ud/K. Далее это напряжение суммируется с напряжением на выходе главного канала, в результате напряжение на выходе усилителя с подачей сигнала вперед будет равно UK - dU/K, т. е. уровень искаженной составляющей равен dU/K. Таким образом, искажения сигнала уменьшились в d/K раз. Поскольку d < 1, а К > 1, то d/K < 1-

Для рассмотренного способа уменьшения НЭ характерно: компенсация искажений не зависит от коэффи-

®

Щ

Рис. 2.8

циента усиления; усилитель устойчив; через дополнительный канал проходят только составляющие искажений сигнала; дополнительный канал является маломощным усилителем с низким уровнем шума; изменение коэффициента усиления незначительно; результирующая полоса пропускания практически не меняется; усложняя схему, можно улучшать компенсацию искажений, искажения и коэффициент шума определяются в основном коэффициентом шума и уровнем искажений усилителя дополнительного канала; степень компенсации НЭ различных порядков одинакова; температурная чувствительность усилителя уменьшается.

Использование динамической нагрузки. В [14] была показана возможность снизить уровень НЭ в усилителях на ПТ компенсацией нелинейностей усилительного транзистора нелинейностями динамической нагрузки, когда в качестве нагрузочного и усилительного используются ПТ одного типа. Схемы таких усилителей показаны на рис. 2.8. Схемы 2.8,а и б отличаются только способом включения затвора нагрузочного транзистора; каскад по схеме на рис. 2.8,а, где нагрузочный транзистор включен как источник тока, называется каскадом с токостабилизирующим резистором, а на рис. 2,8,6 - каскадом с квазилинейным резистором. Действие выходного напряжения на выходные характеристики усилительного и нагрузочного транзисторов имеет противоположный характер, а у выходных проводимостей зависимость от напряжения одинакова.