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小信号放大器和三个不同的活跃设备在三达灵顿拓扑

SachchidaNand舒克拉1和Susmrita斯利瓦斯塔瓦2
  1. 副教授
  2. 研究学者、物理系、电子、
  3. 博士Ram马诺Lohia Avadh大学去。- 224001,U.P.,印度。\
通讯作者:SachchidaNand舒克拉,电子邮件:sachida_shukla@yahoo.co.in
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文摘

提出了一个新的小信号放大器的电路模型和定性分析。除了常规的偏置组件,该放大器电路使用了两个额外的偏置电阻和三种不同的活跃设备即MOSFET, JFET,以下是三达灵顿配置。拥有一个相当低的失真(0.71%),该电路成功地放大的小信号1-5mV范围(1 KHz频率),同时提供高电压增益(189.846)和高电流增益与适度的范围(16.542 k)带宽(369.529 KHz)。这些属性提供一个灵活的应用范围提出了电路高电压增益和高电流增益或高功率增益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是仔细阅读提供一个广泛的定性研究。定性提出放大器的性能也分别与两种不同的电路相比,在达林顿对BJT-JFET和BJT-MOSFET配置。该放大器对于这些应用程序可能会有用,高电压和电流增益将在音频放大的主要要求。

关键字
小信号放大器,达林顿放大器、复合配置,三达灵顿配置

介绍
电子产品的一个重要概念是通过各种活动设备放大的过程[1],[2]。几乎大部分的电子系统(模拟、数字或模拟和数字的混合组合)要求比例放大器信号有用水平[1]- [3]。这些系统往往是太小的输出信号在处理级可靠地执行任何有用的功能[2]- [4]。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,能成功地放大这些信号[1]- [7]。它有优越的特性对电流增益由于它一般用于运算放大器输出的设计阶段[3],[4]。然而,它的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]。为了克服这个问题,尝试修改的数量达灵顿对放大器通过添加一些额外的偏置电阻的电路或通过使用三达灵顿拓扑[5],[7]- [10]。然而,使用不同的活跃的设备或混合有源设备的结合仍然是一个面积达灵顿的拓扑电路设计者使用[8],[11][12]。
目前的调查主要集中在利用MOSFET的杂交组合,JFET,以下是三达灵顿拓扑。这个配置有两个额外的偏置电阻是探索新的小信号放大器的电路模型。该放大器电路可用于那些广播电视接收机阶段需要高电压增益,高电流增益和温和的带宽范围作为主要功能。
目前的勘探中描述四个部分。节中,我给出了前言和背后的想法现在发现。第二部分描述了放大器的电路配置的详细讨论。第三部分包含观察细节和相关的讨论,而第四最后一部分总结了工作提出参考紧随其后。

二世。实验电路
现在调查开始分别与两个不同配置的小信号放大器电路组成的复合单元BJT-FET和BJT-MOSFET达灵顿[8],[12]。这些电路分别描述这一和Circuit-2和被当作参考放大器比较定性提出了放大器的性能。然而,该放大器作为Circuit-3形式描述,通过使用一个复合组装
MOSFET场效应晶体管,是在三达灵顿配置[11]。与参考放大器、排水点M1和J2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纳入该放大器(Circuit-3)在发射极电阻随着旁路电容器。所有这三个放大器电路是正确地偏向使用潜在分压器网络与偏置参数表我所示。
讨论放大器带有偏见的+ 15 v直流电源。各自观察的放大器电路是由喂养1 v交流输入信号的来源,一个小失真少交流信号1 mv的所有三个放大器1 khz频率作为输入放大的目的。所有观察本手稿所提供通过PSpice软件仿真软件[3]——[5]、[7],[9]-[13](学生)9.2版本。
图像
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三世。观察和讨论
放大器的一和Circuit-2提供公平和distortion-less导致1-15mV AC输入信号范围而提出Circuit-3的放大器,它收到1-5mV范围。然而,放大器性能的观察和讨论1 mv, 1 KHz AC输入信号。
最大电压增益的变化作为频率的函数的所有三个放大器是描绘在图1。发现一生产79.965最大电压增益的放大器,23.925最大电流增益,749.391千赫带宽(较低的截止频率fL = 475.459赫兹和上截止频率跳频= 749.867 khz), 7.213μa峰值输出电流和72.132 mv输出电压峰值。然而,放大器Circuit-2产生115.522的最大电压增益,35.242最大电流增益,22.258千赫带宽(fL = 443.567赫兹和fH = 22.702 khz), 10.661μa峰值输出电流和106.607 mv峰值输出电压,该放大器Circuit-3产生189.846的最大电压增益,16.542 k的最大电流增益,369.529千赫带宽(fL = 66.315赫兹和fH = 369.596 khz), 19.279μa峰值输出电流和192.786 mv输出电压峰值。因此,很明显,提出放大器的带宽大约中间的两个参考放大器的带宽值而最大电压和电流增益大大高于他们。
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事实上复合单元的极性达灵顿对是由驱动装置[14]。例如,复合单元组成是司机和JFET输出(一)将主要是像一个是主导达灵顿单位。这就是为什么复合单元的整体特性的放大器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。然而,相当高的电压增益的放大器可能是由于存在复杂的组合的三个不同的活跃的设备和两个额外的偏置电阻电路配置。
要注意,每个放大器讨论显示在各自的反相输出波形[5],[7],[8],[12]。事实上,共发射极是机器,常见mosfet场效应晶体管和共同来源各自独立产生反相输出波形[1],[2],[8],[12]。这个阶段转换属性独立活跃的设备负责生产180 o相位差在参考和提出了放大器的输出波形BJT-JFET使用复合单元,BJT-MOSFET和MOSFET-JFET-BJT各自电路配置[2],[3],[5],[7],[10]。
最大电压增益的所有三个放大器讨论极大地取决于添加抗性。依赖的最大电压增益增加电阻RA或RAD是图2中以图形方式描述。放大器(一和Circuit-2)供参考电压增益在RA = 1 kΩ发现其最大,此后下降几乎成倍增长的RA值更高。然而Circuit-3放大器,当RA是恒定的RAD是不同,最大电压增益显示了一个非线性增加10 KΩ,然后突然下降到最低价值25 KΩ。另一方面,当RAD是常量和类风湿性关节炎不同,电压增益在15 KΩ逐渐增加到最大值,然后开始缓慢下降。
最大电压增益的变化与源/发射极电阻图3所示。放大器的一供参考,最大电压增益增加到2 kΩ再保险的价值倾向持续的水平。它表明该引用放大器为再保险≥2 kΩ提供最佳性能。然而,增加电源电阻的RSR值供参考Circuit-2不影响电压增益的放大器。这里还注意到,如果这个引用放大器的电源电阻(Circuit-2)移除,最大电压增益,最大电流电路的增益和略微上升,达到115.872,35.288和3.50%,其带宽降低至21.458千赫(fL = 449.388赫兹和fH = 21.908 KHz)。最终,切除的RSR Circuit-2几乎影响放大器的性能。
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同时,增加发射极电阻的值,提出的最大电压增益放大器(Circuit-3)减少几乎指数从189.846 (1 kΩ)4.893 (50 kΩ)。抵抗再保险以来该放大器电路实际上表现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源场效应晶体管放大器的部队几乎电压增益下降指数与再保险(图3)。或多或少类似的情况持续额外的偏置电阻RAD导致最大电压增益下降之后迅速的关键限制25 kΩ(图2)。
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最大的变化与直流电源电压VCC电压增益是描绘在图4。图表明,电压增益的放大器非线性增加价值讨论上升的VCC但提出放大器它下降到最低点VCC = 17 v。也观察到允许的电源电压范围参考放大器(一和Circuit-2)是Circuit-3 10-40V而提出的放大器,这个范围是10-17V大幅减少。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和达到3.90 v 17岁的VCC。这就意味着MOSFET进行相应的驱动电压范围2.831 - -3.90 v - 17伏VCC。随着VCC增加超过17 v,通道宽度扩大,导致突然增强ID。这反过来部队突然负载上电压降和扭曲频率响应曲线。
定性分析的过程中,作者试图研究提出了放大器的性能(Circuit-3)强加一些电路配置的变化。下面列出了各自的观察
1。当附加电阻RA移除该放大器(Circuit-3)相反的半个周期输出的电压/电流波形不相同。相反,负半周稍微有些压抑和扩大的周期性正负半周期电路的保留和增加多倍的。然而,当提出的附加阻力RAD从放大器(Circuit-3),下面的最大电压增益达到统一,增加一点,输出波形熊只有43.55 o相位差而不是通常的反相的状态。
2。也观察到当排水点提出了MOSFET的放大器(Circuit-3)脱离VCC(节点- 4)和连接到节点5,电压增益下降至169.421,带宽2.61至3.782千赫和电流增益k官而增加到2.01%。然而当JFET的排水点提出放大器(Circuit-3)脱离VCC(节点4)和连接到节点5,电压增益低于统一到一个值0.235。另一方面如果排水点的MOSFET和JFET提出放大器(Circuit-3)同时脱离VCC和连接到节点5,放大器提供了穷人以较低的频率响应。
3所示。同样的,当偏压电阻R1从该放大器(Circuit-3),电压增益下降至121.076,364.797千赫带宽,电流增益为128.997但拉力增加。
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。参考表表明电压增益放大器一逐渐降低的温度增加。然而,电流增益增加但带宽减少的临界点温度(50°C)和之后获得的自然逆转。供参考Circuit-2放大器,电压增益和带宽逐渐降低而电流增益增加整个温度升高。另一方面,提出了放大器(Circuit-3),电压增益增加的临界极限27°C,然后改变它的本质。同样的电流增益也增加到临界极限(27°C)但减少50°C,然后增加在80°C,最终减少100°C。然而带宽降低到临界极限50°C,然后增加在80°C,最终减少在100°C。
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最大电压增益的变化与负载电阻RL也讨论研究了这三个放大器(但不是形式的图表所示)。可以看出电压增益逐渐上升为所有三个100年kΩRL的价值放大器,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]、[5],[7],[12]。
总谐波失真(THD)的比例放大器讨论也计算8重要谐波方面使用既定规则[12],[15]。发现一的放大器和Circuit-2显示分别为3.75%和3.48% (THD而提出的放大器(Circuit-3)显示只有0.71%的拉力。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

四。结论
作为一个新颖的方法,三个不同的活跃设备即MOSFET, JFET和是在三达灵顿配置用于探索小信号放大器使用RC耦合。这个放大器可以有效地流程等小信号低于5 mv在66.315赫兹的频率带1千赫至369.596千赫。
拟议中的小信号音频放大器(Circuit-3)是免费的从贫穷的问题反应的常规小信号达灵顿两或三倍达灵顿放大器的高阶频率允许的频带。
温和的带宽范围,提出了放大器产生只有0.71%的电压和电流谐波失真,同时产生高收益可观的价值。高电压以及电流增益逻辑集其功率增益大于团结。所有这些特性共同使这个放大器极为独特的类。
该放大器显示了一个相当大的反应在0.5 kΩ- 15 kΩ一系列额外的偏置电阻RAD和风湿性关节炎。其最佳性能收到10-17V直流供电电压和电压增益是观察到的最大1 kΩ发射极电阻再保险的价值

确认
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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