4. Эволюция схемы и параметров

Как уже отмечалось, прогресс ДК в последнее время связан с развитием микроэлектроники. Последняя, в частости, характерна коренным пересмотром понятия «сложности схемы»: в отличие от дискретной схемотехники критичным стало количество пассивных компонентов (конденсаторов и резисторов), а не активных — транзисторов и диодов. Поэтому в интегральных ДК транзисторы широко используются как в качестве диодов и резисторов, так и для реализации многих вспомогательных функций (балансировка, стабилизация, согласование), обеспечивающих улучшение качественных показателей схемы.

В дискретных ДК многие из таких решений нерациональны. Тем не менее, целесообразно ознакомиться с современными схемами и параметрами ДК независимо от того, что они свойственны прежде всего интегральному исполнению, специфика которого в данной книге не затрагивается.

Главные проблемы, которые решались при усовершенствовании ДК, состояли в следующем: увеличение входного сопротивления, коэффициента усиления и коэффициента подавления синфазного сигнала, с одной стороны, и уменьшение разбалансов входного напряжения и входного тока и их температурных коэффициентов с другой. Кроме того, в последнее время уделяется большое внимание улучшению частотных и переходных свойств ДК; однако достижения в этой области неспецифичны для ДК: они связаны с общим усовершенствованием технологии транзисторов (уменьшением толщины их базы и площади).

Для повышения коэффициента усиления согласно (6) требуется прежде всего увеличивать сопротивление коллекторной нагрузки R_K (считая, конечно, что R_н > R_K). При использовании обычных резисторов увеличение RK сопровождается увеличением падения напряжения I_KR_K, а значит, и увеличением напряжения питания. Поэтому широкое распространение получили «динамические нагрузки» в виде выходных сопротивлений транзисторов, включенных по схеме ОБ или, чаще, ОЭ. Пример такой нагрузки показан на рис. 3 в виде транзисторов Т₃ и T₄ В последнее время используются также выходные сопротивления полевых транзисторов, работающих в области насыщения.

Использование микрорежима (т. е. резко пониженных токов I_к) позволяет увеличивать номиналы коллекторных сопротивлений, но не приводит к росту коэффициента усиления, так как с уменьшением тока резко возрастает сопротивление r_э, стоящее в знаменателе (6). Однако микрорежим обеспечивает существенное увеличение входного сопротивления согласно (7), поэтому он все же получил широкое распространение в ДК.

Увеличение коэффициента подавления требует прежде всего увеличения токозадающего сопротивления R_э. В этом направлении возникают те же трудности, что и при увеличении коллекторных сопротивлений, поэтому и решение проблемы по аналогии состоит в использовании динамических нагрузок

Обычно сопротивление R_Bык близко к величине r_к, которая в микрорежиме согласно может иметь значение до 10 МОм и более. Задаваемый ток можно оценить из соотношения где для кремниевых транзисторов Uэб ≈ 0,7 В.

Напряжение разбаланса и его температурный коэффициент, как и в простейшей схеме, уменьшают регулировкой коллекторных и эмиттерных резисторов.

Что касается входного тока и его разбаланса, то их уменьшение достигается как путем уменьшения коллекторных токов (микро-режим), так и путем увеличения коэффициента β (использование составных и супербета-транзисторов). На рис. 3 иллюстрируется использование составных транзисторов — пар Дарлингтона, каждая из которых обозначена как единый прибор. Согласно (20) вместе с уменьшением рассматриваемых параметров уменьшаются и их температурные коэффициенты.

В последние годы во входных ДК многокаскадных усилителей все шире используются полевые транзисторы (унитроны), которые обеспечивают очень малые входные токи (до 1 нА и менее), малые токи разбаланса (до единиц пикоампер), а также весьма высокие входные сопротивления (сотни мегаом). Однако при этом нерешенной проблемой остается сравнительно большое напряжение разбаланса, особенно в интегральных схемах, где исключен подбор транзисторов. Кроме того, полевые транзисторы, как известно, не обеспечивают таких высоких коэффициентов усиления, как биполярные.