国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程
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Susmrita斯利瓦斯塔瓦1,库马尔Chaudhary2和SachchidaNand舒克拉3
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一个新的电路的小信号模型提出了窄带放大器和定性分析。提出放大器使用两个场效应管和三达灵顿是机器配置有两个额外的偏置电阻的电路。变形比例较低(1.28%),该电路成功地放大的小信号1-10mV范围,同时提供高电压增益(311.593)和电流增益(13.971 k)与窄带宽(9.665 khz)。最大电压增益的变化与不同的偏置电阻和直流供电电压和温度敏感性精心研究和探讨各种性能参数的长度。定性提出放大器的性能也与电路在达林顿对BJT-MOSFET配置。该放大器可以用于处理音频信号范围远足,对于这些应用程序可能会有用高电压和电流增益放大的主要要求在窄带低频区域。
关键字 |
| 小信号放大器,常见金属氧化物半导体放大器、三达灵顿放大器,MOSFET达灵顿对 |
介绍 |
| 从大多数电子系统的输出信号(如模拟、数字或模拟和数字)的混合组合往往太小级处理可靠地执行任何有用的功能[1]- [3]。因此,这些系统需要扩展信号的放大器有用水平[1]- [3]。 |
| 一双达林顿,这基本上是一个复合单元的两个相似的晶体管,实际上已经证明了它对小信号的放大的重要性[1],[3],[7]。它有优越的特性对电流增益但其性能的一个主要缺点是遇到了。在更高频率的响应变得贫穷比单个晶体管放大器[3]——[7]。许多试图修改达灵顿对放大器来克服这个问题[8],[12]。一些流行的尝试——使用不同的活跃的设备或混合有源设备的组合在达林顿两或三达灵顿拓扑和一些额外的偏置电阻的使用各自的放大器电路[8],[12]。 |
| 目前的调查集中在复合单元使用两个相同的场效应管和是“三达灵顿拓扑”[3],[6],[9]。虽然MOSFET适合发展高速开关电路,内存段,逻辑门,缓冲放大器、功率放大器和trans-conductance放大器[13]——[14]但在目前勘探MOSFET主导三达林顿结构与适当的偏置组件是探索新的小信号放大器的电路模型。这种放大器可能适合应用在高电压和电流增益放大的主要要求在窄带低频区域。依赖定性提出放大器的性能在不同偏置参数,偏压供应和操作频率进行了分析并与高电压增益小信号放大器,利用MOSFET和达灵顿是对[15]。 |
二世。电路描述 |
| 目前的工作包括定性对比一[15]和Circuit-2放大器。一放大器,载明“参考放大器”[15],包括复合单元是机器和MOSFET的达林顿配置和一个额外的偏置电路中电阻RA。然而,Circuit-2放大器,称为“提出放大器”手稿由两个相同的场效电晶体和三达灵顿是机器配置。与参考放大器,M1和收藏家点的排水点的Q1提出放大器直接连接到偏压VCC供应。此外,两个额外的偏置电阻RA和RAD介绍了该电路与旁路电容器在源电阻。放大器电路都是正确地偏向使用潜在分压器网络与偏置参数表我所示。 |
| 参考放大器[15]是有偏见的+ 15 v而提出的放大器是偏见+ 18 v直流电源。PSpice仿真执行(学生版本9.2)进行现状调查[16]。观察被喂养采购相应的放大器电路1 v交流输入信号来源,从这small-distortion-less交流信号1 mv在1 khz频率作为输入放大的目的。 |
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三世。结果和讨论 |
| 的放大器一[15]提供公平和distortion-less结果1-15mV AC输入信号而对于1-10mV Circuit-2放大器提供了相同的。 |
| 最大电压增益的变化作为频率的函数的放大器是图1中所示。115.522的参考放大器一[15]产生最大电压增益AVG (106.607 mv峰值输出电压VOP), 35.242最大电流增益AIGμa峰值输出电流10.661 (IOP)和22.258千赫带宽(较低的截止频率fL = 443.567赫兹和上截止频率跳频= 22.702 khz)而提出放大器Circuit-2产生311.593最大电压增益流浪者(314.923 mv VOP), 13.971 k的最大电流增益IAG(31.494μa IOP)和9.665千赫带宽(fL = 151.056赫兹和fH = 9.817 khz)。显然,该放大器产生更高的电压和电流增益降低带宽成本。 |
| 事实上极性达灵顿的单位是由驱动装置[17]。例如,成对的单位组成是司机和MOSFET从动装置(一)主要是像一个是主导达灵顿单元[11][12],[17]。因此,由于驱动MOSFET,放大器提出的复合单元的整体行为似乎倾向于更多的各自对MOSFET和激励电路产生额外的通常高电流增益[11][12],[17]。然而,相当的高电压增益放大器提出可能是由于混合场效应管的组合的存在是和两个额外的偏置电阻的电路配置。 |
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| 此外,放大器显示各自的反相输出波形[10]- [12],[15],[17]。事实上,CE和CS配置各自的独立设备产生反相的输出波形。相独立的交换性质活跃设备负责生产180 o相位差在参考和提出了放大器的输出波形正在使用的复合单元BJT-MOSFET和MOSFET - BJT-MOSFET电路配置[10]- [12],[15],[17]。 |
| 也值得一提,放大器有效清除不良反应的问题传统的达林顿两或三倍达灵顿放大器在规定的频率特性高阶频率范围[6]- [9],[10]- [12],[15],[17]。 |
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| 依赖性最大电压增益的额外的偏置电阻RA和RAD供参考并提出放大器是图2中所示。放大器不显示任何响应对RA < 0.5 kΩ[15]。相应的电压增益一放大器在RA = 1 kΩ创建它的最大,此后,这几乎减少指数RA值升高[15]。然而Circuit-2放大器,AVG只增加一点增加RA值和RAD最后获得50 kΩ之外的饱和状态。相应的曲线表明,该放大器显示了RA和RAD几乎相似的响应电压增益。此外,各自为参考电压和电流增益放大器没有RA和提出放大器没有RA和/或RAD跌破团结。因此,RA的存在和/或RAD在各自的放大器是至关重要的维持高电压和电流增益特性。 |
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| 变异的最大电压增益AVG电源电阻图3所示。放大器,供参考电源电阻的增加价值的RSR几乎影响到电压增益[15]。如果从一秩,AVG的相应值,美国国际集团(AIG)和小幅上升至115.872,35.288和3.50%而带宽减少了21.458千赫(fL = 449.388赫兹和fH = 21.908 KHz)。因此,除去秩从参考放大器一几乎不影响放大器的性能[15]。然而,AVG的放大器发现其最大秩= 0.5 kΩ,此后,这几乎下降指数达到低于50 kΩ团结。虽然提出了放大器的电压增益达到最大值0.5 kΩRSR但它限制了电路的性能1-4mV输入交流信号。由于电阻秩该放大器电路的行为作为金属氧化物半导体驱动电源电阻复合单元因此源退化属性共同来源的MOSFET放大器迫使电压增益下降几乎成倍增长的RSR(图3)。 |
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| 最大电压增益的变化与直流电源电压VCC AVG是描绘在图4。参考放大器的电压增益上升几乎线性增加的值VCC但对放大器提出增加非线性从10 v 30 v的VCC,此后,降到最低点VCC = 40 v [15]。繁殖的容许范围放大的输出在不同VCC放大器(一)供参考10-40V而这个范围大大减少15-30V提出放大器。这可能是由于MOSFET驱动三达灵顿单位提出了放大器的熊阈值电压为2.831 v和高驱动电压节点3。这个驱动电压(节点3)增加VCC和到达在30 v的电源电压13.045 v。这就意味着MOSFET进行相应的驱动电压范围2.831 - -13.045 v VCC 10 ~ 30伏特。随着VCC超出30 v的增加,电子的复合单元接收到一个更好的流从源到下水道。VCC施加沉重的吸引力的电子进入排水通道地区[14]。所以除了VCC > 30 v,下水道比通道可以吸收更多的电子供应。因此,通道完全掐断了,因此后续增加VCC > 30 v小对输出电压的影响[14]。 This caused the voltage gain to be rolled-off. |
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| 最大电压增益高度依赖外流阻力[10],[13]- [15]。其变化与RCD或RD是描绘在图5。参考放大器的电压增益逐渐增加而RCD, RCD = 10 kΩ达到最大值,此后,摔倒时迅速并产生一个输出超出20 kΩ扭曲。然而,对于提出的放大器,电压增益增加RD和RD = 10 kΩ达到最大,此后,电路开始产生一种扭曲的输出。 |
| 最大电压增益的变化与负载电阻RL也讨论研究的放大器(但不是形式的图表所示)。可以看出电压增益逐渐上升到100 kΩ价值RL的放大器,然后在较高的RL饱和趋势倾向。的上升和饱和电压增益与RL发现按照通常的小信号放大器的行为[2]、[4],[15]。 |
| 总谐波失真(THD)比例放大器的讨论也使用既定规则计算[10]- [12],[17]。参考放大器拥有3.48% (THD 8重要谐波条件而提出放大器显示只有1.28% (THD十重要的谐波[15]。事实上,金属氧化物半导体复合单元的驱动放大器几乎获得一个MOSFET的财产。的快速交换财产几乎表现金属氧化物半导体复合单元也许减少了传播延迟之间的正负半周期波形的输出。这种减少输出波形的畸变,导致拉力测量放大器提出减少到一个重要的限制。 |
| 定性分析的过程中提出了放大器,收到一些有趣的观察结果。当偏置电阻R1和R2从Circuit-2,各自的放大器的运行不正常。同样,当排水MOSFET M1,该放大器是脱离VCC(节点4)和连接到节点5,电压增益下降至265.586,带宽3.25至1.737千赫和电流增益k官而增加到4.23%。然而,当收集器是Q1的放大器是脱离VCC(节点4)和连接到节点5,电压增益下降至282.977,带宽提高到11.515 khz和电流增益下降到12.879 k官而减少到1.07%。此外,如果M1和Q1的放大器是同时从VCC和连接到节点5,电压增益下降至243.745,带宽3.113至1.836千赫和电流增益k官而增加到4.18%。 |
| 电压增益的变化,电流增益和带宽与温度测量和列在表二世。电压增益和带宽逐渐降低而电流增益增加整个温度升高放大器供参考[15]。然而,对于提出的放大器,电压增益,电流增益和带宽随温度升高而减小。事实上,大多数航空公司的流动性的半导体在升高温度降低,因为它们之间的碰撞率较高和离子[18]。这降低了漏极电流,因此提出的电流和电压增益放大器。同样,有效贡献源电容由于存在三达灵顿复合单元温度增加而增加[19]进而减少了带宽。 |
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| 负载电容CL(身体不是Circuit-2所示)和源电容CSR大大影响放大器的性能提出[14]。表III包括AVG的变化,美国国际集团(AIG)和带宽分别CL和企业社会责任。最大电压增益AVG明显减少,如果负载电容CL很大。同样,降低CL的价值使中频频率范围得到扩大。此外,上下截止频率转向低侧的频率刻度值升高CL [14]。然而,随着源电容CSR的增加,该放大器的电压增益增加但带宽减少[14]。此外,上下截止频率向低频转移方面的相似的模式为CL观察。 |
四。结论 |
| 三达灵顿与两个场效应管和一个是机器配置是用于探索新的RC耦合小信号放大器的电路模型。这个放大器能有效过程小信号摆动范围在1 - 10 mv 1 khz频率的输入信号,也无不良反应的问题小信号达灵顿两或三倍达灵顿放大器在更高的频率。比较窄的带宽,该放大器产生只有1.28%的谐波失真,同时产生高电压和高电流增益。负载电容CL和源电容CSR大大影响了放大器的性能而高电压以及电流增益逻辑集其功率增益大于团结。存在额外的偏置电阻RA和/或RAD提出放大器是至关重要的维持其高电压、高电流增益特性。该放大器产生180度相位转移输出与15-30V直流电源电压的最优性能。总的来说,这些特性使该电路极其独特的一类基于达灵顿的小信号放大器的拓扑。 |
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。作者还要感谢其他工人的研究小组对他们有价值的建议和支持的开发过程中目前的手稿。 |
引用 |
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