Vidlákovo elektro 64. Kaskódové zesilovače 1.

26. prosince 2013 v 6:02 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Jestli máte pocit, že vidláci se zvrhli do výkladu velice podobnému elektu na průmyslovce, tak se velice pletete. Problém je totiž v tom, že udělat mizerný obvod s pár součástkami, nebo průměrný obvod s milionem blbostí není problém, problém je v tom vyrobit něco ucházejícně fungujícího s pár komponenty. Drobný problém takových obvodů pak je v tom, že člověk se podívá na schémátko, které je jednoduché a jasné a řekne si - proč, pro boha, nad tím "dědek" bádal tak dlouho ?

Takže právě nyní se naplnilo mé před-předminulé tvrzení, že budeme potřebovat znát "zesilovače se společkou bází". Problém vidlácké elektroniky je v tom, že pokud pracujete s megahertzovými frekvencemi (kde se nedají použít rozumně dostupné operační zesilovače) máte neustálou nouzí o napěťové zesílení.

Jednou jsem ze soufalství vyhlásil mezi borci na HW-Listu, kteří se tváří, že mají elektroniku v malíčku, soužtěž kdo vymyslí obvod, který má největší zesílení na jeden použítý tranzistor. "Nejlepší" konstrukce měly napěťové zesílení kolem 40x na jeden tranzistor a - upřímně - v životě bych je do robota nedal, leda bych měl v úmyslu postavit robota, který díky kmitajícím čidlům funguje jako sebevražedný atentátník.
Takže opáčko - zde máme "nejubožejší lidstvu známý tranzistorový zesilovač'.
A zde "divný zesilovač se společnou bází".
A teď je spojíme dohromady - nikoliv ovšem klasickou cestou metodou Výstup - oddělovací kond - vstup ale prostě je slepíme "nad sebe". Doufám že vidíte "se společnou bází" zapojený Q1 a "nejubožejší" Q2.
Takže tohle je onenn "magický" kaskódový zesilovač. Od "tatínka nejubožejšího zesilovače" se společným emitorem mu zbyly některé negativní vlastnosti jako je (téměř) nulový vstupní odpor a výstupní odpor roven R1. Na druhou stranu má napěťové zesílení kolem 80 a frekvenční pásmo (tak jak ne nakreslen) 1KHz -100 MHz !!!. To jsou parametry, nad kterými byste se opravdu zapotili pokud byste je měli dosáhnout pomocí dvou tranzistorů jakkoliv jinak.

Pokud bychom jenom očkem nahlédli "v čem je pes zakopaný" tak je to v tom, že napětí v kolektoru Q2 je téměř konstantní a tudíž R3 je jen velmi slabá zpětná vazba. Díky tomu se prarazitní kapacity uvnitř Q2 nemusí opakovaně nabíjet a vybíjet a Q2 je tím páden neobvykle rychlý. Na druhé straně negativní vliv zpětné vazby na zesílení Q1 je omezen zkratovacím kondenzátorem C1 tudíž napětí do báze Q1 je téměr konstatní a vliv prarazitních kapacit Q1 je taky minimální možný.
Kaskódový zesilovač
Jinak kaskódové zesilovače jsou opět tak trochu "zlaté tele" moderní elektroniky, protože je velmi snadné je vytvářet na čipech integrovaných obvodů, takže literatury je kolem nich spousta, ale na rozdíl od ostatních "zlatých telat" se nemusíte bát je použít, neboť díky systému zpětných vazeb uvnitř jsou značně "blbuvzdorné" a díky obrovské rychlosti tohoto zesilovače i značně odolné proti rozkmitání. Že neusí být jenom jednostupňová kaskóda vidíte na obrázku nahoře - zesilovač pro vysoká napětí (vyšší než napětí kolektor-emitor kteréhokoliv z použitých tranzistorů).
Gilbert cell mixer
Už dlouho jsme neměli oblíbené "okénko pro šílence" též zvané "všechno tak nějak souvisí se vším". Takže tady je - pokud C1 (kond do báze "horního" tranzistoru) místo na zem přípojíte na zdroj druhého signálu bude vám kaskódový zesilovač fungovat jako primitivní mixér - podobný "Dual gate mosfetu". Vlastnosti takového mixéru ovšem nejsou nic moc, takže se můžete pokusit jej vylepšit tím, že jej zapojíte jako diferenciální pár zesilovačů. A jak tak budete motat dráty - vyvstane problém co s čím vlastně diferenciálně spojit. Tak ze zoufalství přijdete na princip "všechno se vším" a tím pravděpodobně skončíte u starého známého Gilbert cell mixéru (viz horní obrázek), protože to je způsob jak pan Jones (nikoliv pan Gilbert) na to přišel.

Jsem zcela vyčerpán, zbývá jenom tradiční rada paní Kubáčové novomanželkám - pokud váš manžel je právě v konstrukčním zápalu a žádá po vás cokoliv - sponku do vlasů vatičku do ucha, odličovací tampóny, lak na nehty, menstruační tampón - nebo cokoliv jiného dejte mu to neprodleně a nepátrejte k čemu to potřebuje - jestli nemáte pozitivní vztah k žíravinám a těkavým rozpouštědlům - zjistíte, že není cesta jak se nedozvědět něco šokujícího, co se vám bude zjevovat ve snech (nebo na desce kuchyňské linky) ještě dlouho....
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 m.marianek m.marianek | 26. prosince 2013 v 14:23

http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/stab_vf_zes.htm

Já věděl že to najdu (jsem přes vánoce mimo domov a nemám k dispozici svou zásobu odkazů, ale google je google). Není to sice kaskóda, ale také je to velmi zajímavý zesilovač, který by se mohl někdy někomu na něco hodit. Na tomto zesilovači je zajímavé nastavení stejnosměrného pracovního bodu (všechny tranzistory pracují se stejným proudem) a jisté minimalistické provedení (na tři tranzistory "jen" dva odpory, dvě tlumivky a dva kondenzátory).

2 petr-kubac petr-kubac | 26. prosince 2013 v 19:44

[1]: Pěkný - zejména ta neladěná verze, ale i tak tlumivky jsou v robotech (kvůli motorům) mírně nežádoucí.

3 OK1ACR OK1ACR | 27. prosince 2013 v 11:21

"Konstrukčně nepohodlné tlumivky vftl je možno nahradit odpory 330 ohmů až 2k7,
i když se takto malinko sníží zisk zesilovače, ale i tak zůstává dostatečně
velký pro většinu aplikací."

4 m.marianek m.marianek | 27. prosince 2013 v 14:41

[2]: Pokud budou tlumivky toroidní, tak by s nimi neměl být problém, rušení by se v nich nemělo indukovat. SMD tlumivky by také měly být celkem odolné proti rušení, ale když člověk zpracovává napětí v uV a proudy v nA ...

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama