MOS晶體管斬波器直流放大電路舉例分析

MOS晶體管斬波器放大電路一般有圖2.126（a）所示的結構。為了去除疊加在輸入信號的市電頻率噪聲和其它高頻噪聲，在輸入端可加接低通濾波器。經斬波器調制的信號由交流放大器放大后，用同步檢波電路進行檢波，再經低通濾波器平滑后輸出。

一般為了進一步改善整體的非線性和穩定性，往往采用圖2.126（b）和（c）所示的加負反饋的方法。

圖2.127是具體電路。Ｒ1、C1構成輸入端的低通濾波器。在包含四只MOS晶體管的集成電路器件HD708中，斬波器用其中的兩只管子，另一只管子用作同步檢波開關。Q2~Q4是直流耦合型交流放大器。初級Q2的集電極電壓為1.4V，通過二極管D與Q3的基極耦合。MOS晶體管斬波器放大電路。由Q4的集電極經R12、R13向Q2基極加直流負反饋，以使工作點穩定。反饋回路的交流成分經C4被旁路掉，所以在調制頻帶內加不上負反饋。Q5、Q6是驅動斬波器和同步檢波開關的多諧振蕩器，驅動電壓為1.5kHz。HD708的夾斷電壓約為-2~-5V，所以0~-7V的驅動電壓是足夠的。表2.15列出這種電路的性能。輸出阻抗高達20kΩ，所以根據情況輸出端可加接發射極跟隨器。

圖2.128是使用并聯型斬波器的例子。在這里，同步檢波的后面連接由Q5~Q7構成的直流耦合電路，輸出電阻降至0.5kQ，同時將最大輸出電壓改善到10V以上。整個電路的直流增益為100dB。MOS晶體管斬波器放大電路。接在輸入端的二極管D1，用于對最大輸入電壓提供保護。另外，斬波器放大電路本身的頻帶寬度主要受同步檢波后面的低通濾波器（R2、R3、C3）的制約，此點可用由輸入端接到Q6基極的耦合電容，即用稱為正向饋通方式的耦合方法得到改善，在頻帶的高頻端實現提升（參見圖2.129）。

圖2.130是供測量10^-10~10^-12A的弱電流之用的復合型直流放大電路的設計。為了提高兩個交流放大電路的輸入阻抗，初級采用結型場效應晶體管，次級采用雙極型集成電路運算放大器HA1303M。表2.16列出復合型直流放大電路的性能。偏移電流是斬波器的抽運電流和尖峰電流之和，數值在10^-9A以下；偏移電流的變化部分呈電流性漂移，數值在2×10^-12A/℃以下。因此，如在輸入端對偏移電流進行補償，就可穩定地檢測2×10^-12A左右的弱電流。MOS晶體管斬波器放大電路。如在2.2.4節所述，為了檢測弱電流，可用由MOS場效應晶體管構成的直流耦合放大電路。但為了避免啟動時的和隨時間的電壓性漂移，以及為了提高檢測靈敏度，須提高檢測電阻。對1×10^-12A的檢波靈敏度，負反饋電阻R應取在1×10¹⁰Ω以上。另一方面，由于頻帶寬度隨Rf的增高而按比例地變窄，為了實現寬頻帶化就要降低Rf。圖2.130的電路就是出于此種目的將Rf降低到1×10⁹，以盡量提高MOS晶體管斬波器的性能。

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