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一个新的电路模型的小信号放大器使用jfet达灵顿对配置

博士SachchidaNand舒克拉1和Susmrita斯利瓦斯塔瓦2
  1. 物理系副教授&电子、r . m . l . Avadh大学去,U.P.、印度
  2. 研究学者、物理系、电子、r . m . l . Avadh大学去,U.P.、印度
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文摘

一个小信号放大器的两个相同的jfet达灵顿提出,也许第一次作定性分析。不像CS-JFET放大器,放大器的电压增益显著高于统一。此外,这种放大器也可以收听声音的具体范围从90赫兹频率扩展到19千赫。调优性能使得这个放大器适合使用在广播和电视接收器。额外的偏置电阻RA,不等3 kΩ1 mΩ,本质上是用于该电路维持电压/电流放大的财产。这个额外的偏置电阻,该放大器作物相当宽的带宽(12.365兆赫),明显高电流增益(530.909)和相当高的电压增益(9.108)在1 - 80 - mv输入信号范围在1 KHz的频率。这些属性提供一个灵活的应用范围提出了高功率增益放大器,宽频带,或调谐放大器允许音频范围。电压增益的变化作为频率的函数和不同的偏置电阻,温度依赖的性能参数,放大器的带宽和总谐波失真也仔细阅读提供一个广泛的定性研究。

关键字
小信号放大器,达林顿,JFET达灵顿,RC耦合放大器

介绍
通过达灵顿对放大信号是电子产品的一个重要现象[1]- [3]。这个配对单位至关重要的传统持有CC-CE连接两个相同的是和它的应用范围从小信号放大器实际上是扩展到功率放大器电路[1]- [3]。主要是,高输入电阻、低输出电阻和电压增益大于团结,当前的达林顿对增益系数(βD)被视为相同的产品的当前收益单个晶体管(βD≈βQ1.βQ2) [1], [3]。然而,作为一个主要的缺点,其频率响应展品贫穷的问题在更高的频率响应[1]- [4]。达灵顿的复合单元的修改数量或在各自的放大器电路是由研究人员建议解决这个问题[2]、[4],[6]。这些努力包括使用设备是机器或混合的组合活动以外的设备(例如BJT-JFET或BJT-MOSFET等)达灵顿的拓扑结构,此外,使用一些额外的偏置组件相关联的放大器电路[7]- [10]。实验达灵顿对拓扑结构仍然是一个热门话题对于电子电路设计师使用[2],[6],[11][12]。
现在的调查集中在达林顿对它使用两个相同的jfet的复合单元。这双合适的偏置组件是探索新的电路的小信号放大器模型适合广播电视接收机阶段。

电路的细节
目前的工作包括定性对比传统达林顿对小信号放大器(图1)和一个新的电路的小信号放大器在达林顿对相同的jfet配置(图2)和一个额外的偏置电阻的电路。
传统的达林顿对放大器[1]-[2],[4],[6],[11]图1命名为参考放大器目前研究而提出了图2的放大电路是通过替换成对是图1的电路与jfet相同。此外,该放大器电路还使用一个额外的偏置电阻RA[2],[4],[6]为J1的来源和地面之间。放大器电路讨论使用潜在分压器偏压的方法[4],[6][7],正确选择被动偏压组件。组件的详细信息表我总结了各自的电路。
PSpice仿真执行(学生版本9.2)进行现状调查[15]。观察被喂养的放大器电路获得1 v交流输入信号来源,从这small-distortion-less交流信号为1 mv放大器供参考(图1)和30 mv提出放大器(图2)1 khz频率作为输入放大的目的。
放大器的图1和图2提供公平和distortion-less导致1-10mV和1 - 80 - mv的AC输入信号分别在1 khz的频率。然而收到最好的结果供参考并提出放大器分别为1 mv和30 mv AC输入。

观察和讨论
答:定性性能
图3描述了电压增益的变化作为频率的函数。我的偏置参数值表,参考放大器产生16.98最大电压增益AVG (17.328 mv输出电压峰值),8.51最大电流获得美国国际集团(AIG)(1.7327μa峰值输出电流)和102.058千赫带宽BW (fL = 79.913赫兹和fH = 102.138 khz)[1],[2],[4],[6],[11]而提出的放大器产生9.1084最大电压增益AVG (269.696 mv输出电压峰值),530.909最大电流获得美国国际集团(AIG)(26.971μa峰值输出电流)和12.365 mhz带宽BW (fL = 88.207赫兹和fH = 12.366 mhz)。此外,如果耦合电容C1和C2值减少到0.1佛罗里达大学,该放大器的带宽提高了名义上达到12.548 mhz而AIG减少526.883 AVG几乎没有变化。虽然AVG的放大器的观测值小于参考对小信号放大器但这个数量仍是重要JFET放大器。此外,该放大器还作物相当宽的带宽和高电流增益和成功地消除了poorresponse——常规达灵顿对放大器的问题在更高频率(图1)。
图1和图2转化阶段的放大器的电压或电流放大模式[1],[2],[13]。事实上,以下是成对的单位参考放大器持有CC-CE独立配置和CC配置不显示任何相移之间的输入和输出信号放大而CE应用配置产生放大输出与输入180度相位差。因此产生的成对CC-CE单位是恢复阶段的输出波形。提出的类似的情况出现放大器拥有CD-CS配置jfet的CD的属性配置不逆转的阶段而CS配置反转阶段输出波形的放大过程。
AVG的变化,美国国际集团(AIG)和带宽与温度测量放大器也和列在表二世。参考放大器的带宽不变,而两种收益随着温度的升高而增加。然而,该放大器的带宽温和涨幅,但在温度升高电压和电流增益显著减少。AIG和AVG的衰减率与漏极电流的负温度系数的性质[13]。JFET的漏极电流主要由多数航空公司的流动性降低,升高温度由于增强它们之间的碰撞率和剩余的离子在半导体通道[13]。这降低了漏极电流,因此有效的电流和电压增益的JFET达灵顿对系统。
该放大器的性能高度依赖额外的偏置电阻RA的存在。最大电压和电流增益的变化与RA也观察到但结果没有显示在图表的形式。注意到,该放大器与RA = 3 kΩ作物AIG = 378.427和AVG = 6.4925,爬上美国国际集团(AIG) = 546.817,在RA = 1 mΩAVG = 9.3786。这是因为在增加RA, J2门潜在的增加和允许n型通道熊流更多的多数运营商导致的漏极电流增强,因此负载电流和电流增益。如果RA移除该电路,放大器的美国国际集团(AIG)达到低于统一到一个价值0.487而AVG非重要值为0.118。结论,提出额外的偏置电阻RA的配置是至关重要的建立的JFET达灵顿两单元的适合小信号的放大。
提出放大器的输入和输出的声音在100赫兹,1 khz和1 mhz的频率是观察和各自的第三列在表格。通常,电阻和半导体器件在电子电路放大过程中产生噪音。表清楚地表明,输入和输出的声音明显低水平提出放大器和允许的限度内。两种噪音降低高度的工作频率。此外,它与温度也会增加一个明显特征是由于一代更多的运营商和他们的更高的碰撞速率升高温度。
总谐波失真(THD)也计算百分比8重要谐波方面使用既定规则[1],[12],[16]。发现参考放大器官官显示,0.72%而提出放大器显示2.15%。(thd的放大器可以显著减少通过增加负载电阻RL,但这同时减少各自的电压和电流增益放大器。表4显示了AVG, AIG和RL增加负载电阻的值。
提出了放大器的小信号交流等效电路绘制视图。AC放大器的分析显示,其等效输出电阻RO≈RL | | RD (≈1.66 kΩ)低于相当于输入电阻RI≈R1 | | R2 (≈0.58 mΩ),反相的输出电压波形。此外,AC电压增益的放大器估计以下,因此发现-14.076[1]这是大约5点高于观测值。这里的计算rd1 = 1.77 kΩrd2 = 2.06 kΩgm1 = 0.0077姆欧和gm2 = 0.0055姆欧。表达式中的负号显示反相输出电压的因为JFET的复合单位达灵顿对持有一个等价的CS配置[1]。
方程
相应的电压和电流增益放大器高度依赖发射极电阻(放大器)供参考或电源电阻(提出放大器)。分别观察图5所示。找到参考放大器的电压增益下降指数而电流增益减少非线性增加的值再保险。然而,电压和电流增益的放大器增加10 kΩ,此后,减少指数增加的R值老。
性能参数AVG, AIG和BW不同的集电极电阻RC值(参考放大器)和漏电阻RD(提出放大器)也估计但不显示图形。放大器,供参考各自的参数以类似的方式观察到女子出版社。[4],[6]和赛义德合编[2]。然而,对于提出的放大器,电压增益(2.66)和电流增益(155.236)被发现在最低但带宽(52.089兆赫)最高为RD = 500Ω而RD = 2 kΩ电压增益(9.108)和电流增益最大(530.909)被发现,但在最小带宽(12.365兆赫)。该放大器产生不良反应以较低的频率如果RD提出超出2 kΩ的临界值。性能参数也估计不同的直流电源电压值VCC供参考并提出放大器但不显示图形。观测表明,电压增益(9.10),电流增益(10.12)和(12.365兆赫)带宽提出了放大器被发现在最低VCC = 15 v而VCC = 30 v电压增益(11.91),电流增益(694。07年)和带宽(14.923兆赫)达到最大。该放大器产生不良反应如果VCC筹集了超过30 v或降低低于15 v。最大电压增益的变化与负载电阻RL也观察到但不形式的图表所示。 Observations shows that gain value rises up continuously in low resistance range up to 50KΩ value of RL whereas at higher RL values it approaches towards a sustained level. This nature is well in accordance of the basic nature of small-signal amplifiers [2],[6],[16].
b .调优性能
使放大器设计中经常用到无线电或电视接收机类型系统[11],[13]。用于设计放大器的常见做法是引入并行优化网络(通常L-C-R)在输出或输入部分。如果中央频率响应的调整,以符合特定的频率频道,可以得到期望信号。Motayed出版社。[11]已经上市背后的想法调优的小信号CC-CE达灵顿对放大器(图1),因此,客观的调查也将提出的设计放大器的行为作为一个成功的调谐放大器。
装机性能提出了建立放大器的两个步骤,首先,与R老csr的网络可以在源端J2(图2)和第二通过引入调整电容CL在负载RL(显示在图2溺爱行)。分别观察表中列出V。
装机的性能提出了放大器与源旁路电容器CSR获得0.01μf和10μf之间变化。CSR的变化仅仅是创建任何电压增益的变化,而它显著地改变电流增益和在调整mid-bandwidth中扮演主要的角色(例如CSR = 0.01μf, fL = 87.471千赫之间的带宽扩展和跳频= 12.485 mhz)。其他值的上下截止频率表诉中可以观察到不同的企业社会责任显然从表V跳频与CSR与范围不同而fL大幅转向低价值在增加企业社会责任。
同样包含在负载电阻电容CL RL也扮演着重要的角色在调整mid-band提出放大器的频率范围。校准了CL 100 pf和100之间变化的nf特性,放大器的带宽转向低范围(从MHz KHz范围)在频率轴上。电压增益、电流增益和lower-cut-off频率变化在很短的范围相应的CL的变化,然而,upper-cut-off限制的带宽值随着CL转向低。
最终,调整CSR和CL将导致装机最终确定该放大器的频率响应峰值所需的频率。这可能使中央的频率响应配合所需的通信信道的频率。这个调整的想法是图7中描述了两个企业社会责任的不同组合和CL。调优的探索思想在图7导致结论CD-CS组合JFET达灵顿对配置可用于接收信号的特定渠道通过过滤或衰减。

结论
作为一个新颖的方法,使用两个相同的jfet达灵顿对探索提出电路的小信号宽带放大器。该放大器可以在容许调声音频率范围约于90赫兹至19日延长khz。额外的偏置电阻RA (3 kΩ1 mΩ之间不等),本质上是包含在该电路维持电压/电流放大的财产。在缺乏RA,放大器的电压和电流增益下面爬下统一和话题。这个放大器能有效过程小信号的频带范围低于80 mv 88.2074赫兹到12.366 mhz 1 khz输入频率和摆脱贫困的问题反应的常规小信号达灵顿对放大器在更高的频率。足够宽的带宽、高电流增益和电压增益明显大于团结,该放大器产生谐波失真只有2.15%是相当适应小信号放大器。观测值的电压和电流增益逻辑设置该放大器的功率增益显著大于团结。总的来说,这些特性提供一个独特的风味提出了放大器在各自的类JFET建立小信号的音频放大器。拟议的VCC放大器显示了一个相当大的反应,R老,RD和Rl几乎以同样的方式作为小信号通常观察到RC耦合放大器常见的来源。

承认
作者欣然承认提供的设施的物理和电子、Ram博士马诺Lohia Avadh大学去,U.P.,印度目前的调查。

表乍一看
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表1 表2 表3 表4 表5

数据乍一看


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图1 图2 图3
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图4 图5 图6

引用