locky_z 发表于 2010-3-13 17:05

关于K30前级电路探讨

现在对这个K30前级电路讨论很多
有时候手头恰好没有2SK30,只有2SK170或者2SK246,或者后缀不同的管子,能否不修改其他电阻参数直接替换呢?

下面分析一下这个电路先,
http://bbs.hifidiy.net/attachments/dvbbs/2006-11/200611513543361896.gif
RL3 RL6是源极电阻,
由于CL3交流短路,RL6只起到直流反馈,稳定工作点作用,不影响增益,
RL3则既是直流反馈,也起交流反馈作用。


分析电路前,先说一下串联了源极电阻的JFET电路的等效电路
JFET(QL1)管源极串联一个源极电阻(RL3),他们可以整体等效为一只新的JFET管,这只FET管的Vgs'-Id'曲线可以由原来管子的Vgs-Id曲线以及RS=180欧作图得出。
下面以2SK246的Vgs-Id曲线为例

因为源极电阻是180欧,所以做一条经过原点的V/I=180的直线(上图红线)
如果你用的管子参数是Idss=5.6mA,这一条Vgs-Id曲线,那么和RS=180欧相交于蓝色A点,A点再投影到Y轴A'点,
那么这一只等效JFET管的Vgs'-Id'曲线就是Vp~A'这两点之间的曲线(绿线),
等效管Vgs'-Id'的曲线肯定不会穿越原有Idss=5.6mA这一条Vgs-Id曲线的范围,并且由于RS的负反馈作用,Vgs'-Id'曲线的线性程度肯定比原来更线性。
用这个方法,只要你有原管的Vgs-id曲线,就可以做出任意Rs的等效Vgs-Id曲线出来。


下面是用这种方法作出的2SK30源极串联了180欧后的新的Vgs'-Id'曲线,红色是原来Idss=6mA的Vgs'-Id'曲线,蓝色是Idss=3.8mA,玫瑰红色是Idss=2mA

下面再算一下这个电路的直流工作点,
因为QL1栅极是0电位,因此有
Id=(0-Vgs'-(-15)) / RL6 =(15-Vgs') / 15K
这里Vgs'是串联了180欧源极电阻的等效JFET,
根据上式,你可以做出这一条直线,就是下图棕色的,近似平行于X轴的那一条水平线。


这条横线和上述3条Vgs'-Id'曲线各自相交
Vgs=-1.55V    Vgs=-0.87V          Vgs=-0.26V
这些交点就是JFET管的静态工作点。


由上图可以看到,即使你的管子Idss变化很大,但直流工作点变动很小,这主要是因为RL6=15K这么大阻值的功劳。

虽然工作点能够稳定,但是否是最佳工作点呢?那就不一定了,

理论上,最好的工作点是在Vgs-Id曲线最线性那段的中间,
我们看看上图红色的Vgs‘-Id’这一条,工作点是在偏下一段,线性不是很好
再看看玫瑰红色这一条,工作点是在线性好的这一段中间了,但可惜的是输入电压范围缩窄了,输入电压被限制在工作点正负0.26V范围内(超过0.26V时,JFET管可能被正偏了)
而蓝色这一条就较好了,输入电压范围可以扩展到工作点正负0.4V范围,线性仍旧较好。



如果我们用K170来直接替代这个电路又会发生什么事情?

同样以Idss=10mA、6.2mA、2.2mA为例,
作出源极串联180欧后的Vgs'-Id'曲线A'   B'   C',再和
Id=(15-Vgs') / 15K直线(亮蓝色)相交

可见Idss=2.2mA(C'这条线)这个管子的等效Vgs‘-Id’曲线(C'这条线)根本没有和亮蓝色相交,因此其根本不能工作。
另外两条则工作的很好,线性也很好,但蓝色的电压输入范围少得多,不到正负0.1V。红色的则有正负0.2V。

new1510 发表于 2010-3-13 18:16

占位支持……,不搞智能仪了,好可惜

tjxy 发表于 2010-3-13 22:52

源极电阻是 RL4还是 RL6?

SHOW 发表于 2010-3-14 00:01

不错

aeon 发表于 2010-3-14 08:19

这类型的JFET线性比较好,可惜就是对应反极性的管子少得可怜。所以常见电路多是差分或者单端。这样一来耦合电容也是一个不少的投资。痛苦呀,做不了耳放!

电子虫子 发表于 2010-3-14 08:41

记号 学习了:victory:

ch639827608 发表于 2010-3-14 09:36

1# locky_z


我试作如下修改.下面是修改电路的输入和输出正弦波的仿真.

xdsun125 发表于 2010-3-14 09:44

搬个凳子学习下

ch639827608 发表于 2010-3-14 09:45

这是第二种方案.

ch639827608 发表于 2010-3-14 10:45

这是3#草案.

tsyg99 发表于 2010-3-14 10:58

阿凡达 发表于 2010-3-14 11:15

请问一下楼主图上的 Rs曲线是怎样得来的?

ch639827608 发表于 2010-3-14 11:16

1# locky_z

2SK170,gm=22mS(毫西门子),
K30A,gm=1.5mS(毫西门子),
2sk246,gm=1.5mS(毫西门子),
很显然用246不用修改参数,而用170则肯定要修改参数的:

Av=Vout/Vin=Vq1rl/Vq1gs=Id*(RL4//RL5//Rq2)/Id*(Rq1+RL3),因为Rq2>>(RL4//RL5),忽略Rq2得:
Av=(RL4//RL5)/(1/gm1+RL3),
很显然,用170时,RL4//RL5的值要小很多才行.

用K170时,Rs=10R,RL4//RL5=600R时,该放大器增益=20dB

风驰 发表于 2010-3-14 11:21

学习

qxm0220 发表于 2010-3-14 11:29

方法不错,学习了。

电子虫子 发表于 2010-3-14 12:39

这样的前级 适合用 电池组供电 不错:victory:

ch639827608 发表于 2010-3-14 13:26

草案之四.
将输入级接成共基共射.我先在此说明,这种接法的共基共射只适合于2sk246和2sk30A及2N3819,而对于2sk170就不能够这么简单的连接了,而必须引入电压源,对于2sk170要想不引入电压源也可以采用2sk170+2sk246或2sk30A或2N3819的结构.

电子虫子 发表于 2010-3-14 13:32

请问一下楼主图上的 Rs曲线是怎样得来的?
阿凡达 发表于 2010-3-14 11:15 http://bbs.hifidiy.net/images/common/back.gif
X轴是电压Y轴是电流和Vgs-Idss图重合在一起就是了:lol

小气鬼 发表于 2010-3-14 13:40

记号学习

ch639827608 发表于 2010-3-14 14:03

可以不用电池供电,接成恒流源供电的cascode 的K30A对电源电压的变化不敏感.
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