Механизмы нелинейности транзистора.
Хочу пока выделить три
1) нелинейность вызванная изменением крутизны
2) изменением выходного импеданса транзистора
3) нелинейность входного тока транзистора ... ток базы вызывает падение напражения на сопротивлении источника - почти отсутствует (по понятным причинам) у полевиков
Список надо будет дополнить.
Теперь по отдельности:
1) изменение крутизны.
Мы знаем, что она зависит от Ic (и температуры, но это пока не рассматриваем).
Предположим, входной сигнал изменил ток коллектора на 10%. Из-за этого крутизна тоже изменится на 10%!! (не совсем точно, версия инженера, не математика :-) )
Т.е. имеем приближенно квадратичную зависимостъ (рассматривая только этот механизм).
Посмотрим с другой стороны
gm = hFE/rbe
т.е крутизна зависит от rbe (который обратнопропорционален Ic) и беты(h21). А h21 тоже не константа и зависит от Ic (хоть и в меньшей мере, чем rbe)
В общем, выходит не совсем квадратичная зависимость
, особенно на участках с сильным изменением беты
можно обобщить: чем больше амплитуда тока коллектора, тем выше его нелинейность.
2) выходной (колекторный) динамич. импеданс транзистора. ...(в идеале - линеен и бесконечно велик)
Эфективно расположен || сопротивлению нагрузки
поэтому изменения Ic приводят к нелинейности выходного напряжения (падение Ic на нелинейном Zout)
В западной литературе тут часто используется термин "early effect".
Чем выше амплитуда выходного напряжения, тем "кривей" выходной импеданс, тем выше искажения.
Zout сильно различается во включениях ОБ, ОЭ (смотрим картинку выше).
Например при ОБ ~ Zcb а при ОЭ ~ Zce||(Zcb/(1+h21)). Думаю, уже ясно, какой из них будет больше и линейней
3) базовый ток.
нелинейность h21 приводит к "кривому" Ib.
этот базовый ток падает на сопротивлении источника и генерирует "кривое" входное напряжение.
Эфект небольшой, особенно с низким сопротивлением источника.
Сильно влияет при нелинейной бете и/или высоком импедансе источника.
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Зная это, можно выбрать для отдельных каскадов усилителя оптимальные включения и рабочие режимы... и минимизировать его искажения.
Например входной каскад лучше делатъ с константной крутизной (уменьшая 1. механизм искажений) и делать его с токовым выходом (V-I converter), достигая минимального изменения выходного напряжения (уменьшая 2. механизм искажений).
УН (I-V converter) лучше нагружать на высокое сопротивление (уменьшаем ток коллектора, механизм 1) и использовать каскод (ОБ с бОльшим, более ровным Zout) (мех. 2)
а ещё лучше следящий каскод ( гуглим Hawksford enhanced cascode).
A ещё лучше двухтактным или дифференциальным (gm~constant), со следящим каскодом
Выходной каскад - уменьшаем сопротивление источника и выбираем режим транзисторов с линейным hfe. (механизм 3) , пытаемся линеаризовать крутизну каскада (двухтактное включение с правильным током покоя) (механизм 1)... ну итд
если есть интерес, можно расписать подробней по каскадам, что и как
ДмитрийЗл - 11.02.2014 - 21:50