Steve Roach. Нормализация входного сигнала осциллографа и творческое начало (перевод)

У нашего простого повторителя по-прежнему есть серьёзный недостаток. Высокая [* но не бесконечная] проводимость сток-исток транзистора вместе с внутренним сопротивлением истока формирует делитель, ограничивая усиление повторителя значением 0.91. Предусилитель может легко подправить усиление, но основная проблема заключается в температурной стабильности. И крутизна, и выходная проводимость меняются с температурой, хотя и компенсируются отчасти. У нас нет возможности использовать компенсирующий эффект для стабилизации усиления. Выходом является следящая цепь в стоке, как показанно на рисунке 7-9. Данная схема заставляет потенциал стока и истока отслеживать понциал затвора. Со следящей связью повторитель работает с близким к постоянному током и близкими к постоянным потенциалами выводов. Таким образом, следящая связь сохраняет усиление высоким и стабильным, рассеиваемую мощность неизменной, а искажения - низкими.

Рисунок 7-9. Истоковый повторитель со следящей связью. Использование потенциала истока для установки напряжения стока увеличивает и стабилизирует усиление

Существует много способов организации схемы следящей связи (Kimura 1991). Один простой метод приведён на рисунке 7-10. BF996S - обеднённый МОП-транзистор с двумя затворами, предназначенный для использования в телевизионных приёмниках в качестве усилителя с автоматической регулировкой усиления. Он работает, как два транзистора, включённых последовательно исток к стоку.

Рисунок 7-10. Следящая связь в двухзатворном МОП-транзисторе

Источник тока на рисунке 7-10 построен по классической схеме на биполярном СВЧ-транзисторе. Примерная линейная модель BF996S показана на рисунке 7-11. Транзистор упакован в корпус SOT-143 для поверхностного монтажа, модель которого показана на рисунке 7-6.

Рисунок 7-11. Модель двухзатворного обеднённого МОП-транзистора BF996S

Рисунок 7-12 показывает амплитудно-частотную и импульсную характеристику истокового повторителя со следящей связью. Следящая цепь включена по переменному току и не влияет на усиление при постоянном напряжении и низких частотах сигнала, поэтому АЧХ довольно неравномерная, но это будет исправлено позднее. В полосе от 1kHz до 100MHz коэффициент усиления превышает 0.985 и, таким образом, в большой степени независим от температуры. Время установления до уровня 1% - 1ns.

Рисунок 7-12. Амплитудно-частотная и импульсная характеристики истокового повторителя со следящей связью

В повторителе с рисунка 7-10 остаётся несколько проблем. Во-первых, затвор не имеет защиты ни от перенапряжения, ни от электростатических разрядов. Во-вторых, напряжение затвор-исток существенно меняется от температуры, сильно ухудшая стабильность на постоянном напряжении. В-третьих, оставлен без внимания шум вида 1/f. Неравномерность характеристики на самом деле очень плохая. И, наконец, повторитель со следящей связью не допускает больших постоянных смещений на входе.