Быстродействующий буфер на дискретных транзисторах

В схемах иногда требуется буфер с единичным усилением, чтобы снизить выходное сопротивление и исключить влияние нагрузки на предыдущий каскад. Для приложения, содержащего полуторамегагерцовый маломощный передатчик и антенну, подойдет буферная микросхема BUF634, но буфер на дискретных транзисторах может быть более удобным и менее дорогим, чем микросхема.

На Рисунке 1 показана классическая конструкция такого буфера. Эта схема может управлять нагрузкой до 200 Ом при пиковом выходном напряжении 2 В. Выходной ток ограничен максимально допустимыми токами коллекторов транзисторов. Если приложению требуется больший выходной ток, можно использовать выходные транзисторы большего размера. Однако подстроечный резистор R₄, включенный параллельно диодам, является относительно дорогой деталью, и его нужно отрегулировать так, чтобы получить правильный ток смещения для работы в режиме класса AB. С течением времени эта регулировка, вероятно, будет смещаться.

Рисунок 1.	Типичный буфер может управлять нагрузками до 200 Ом.

В более простой схеме, такой, как показана на Рисунке 2, вместо диодов используются транзисторы токовых зеркал Q₁ и Q₂. Резисторы R₂ и R₃ задают ток смещения при нулевом сигнале в цепях транзисторов смещения. Эффект токового зеркала приводит к тому, что ток в выходных транзисторах почти равен току в транзисторах смещения – в данном случае это примерно 1.2 мА. Поскольку произведение коэффициента передачи тока на полосу пропускания транзисторов 2N3904 и 2N3906 составляет 300 МГц, эта схема должна работать на частотах до 100 МГц или выше.

Рисунок 2.	Транзисторы токового зеркала заменяют диоды в схеме на Рисунке 1.

Однако на этих частотах компоновка схемы может иметь решающее значение, а скорость нарастания, которая неизвестна, может ограничивать возможности применения схемы. Смещение схемы составляет приблизительно 0.1 В, что не создает проблем для данного приложения, поскольку в ней используется разделительный конденсатор C₁. Если включить буфер в контур обратной связи операционного усилителя, усилитель может обнулить это смещение.

Рисунок 3.	Резисторы R3 и R4 ограничивают выходной ток.

Если потребуется контролировать ток выходных транзисторов Q₃ и Q₄, в их коллекторы можно добавить резисторы R₃ и R₄ сопротивлением 100 Ом (Рисунок 3) и блокировочные конденсаторы C₂ и C₃ емкостью 10 мкФ. Напряжения на этих резисторах отражают токи коллекторов, которые у двух выходных транзисторов почти равны и близки к значению, рассчитанному по номиналам резисторов R₁ и R₂.