9. Особенности расчёта резистивного каскада на биполярном транзисторе
Усилительные каскады на биполярных транзисторах используются достаточно широко. Это обусловлено тем, что они обеспечивают усиление, как по напряжению, так и по току. От каскадов на биполярных транзисторах можно получить максимальное усиление мощности. Наиболее часто используется схема усилительного каскада на БТ с общим эмиттером (ОЭ) (рис.9.1).
Рис.9.1. Принципиальная схема каскада предварительного усиления по схеме ОЭ: анализируемая часть схемы включает выходную цепь i-го каскада и входную цепь i+1-го каскада, которая является нагрузкой i-го каскада
При анализе сделаем следующие допущения, аналогичные сделанным при анализе каскадов на ПТ:
на переменном токе (на частоте полезного сигнала) шина питания и земля короткозамкнуты;
в полосе рабочих частот ёмкость эмиттера идеально шунтирует сопротивление эмиттера
,
поэтому цепью эмиттера пренебрегают
при анализе диапазона рабочих частот,
то есть считают, что эмиттер по переменному
току подключается к общей точке.
Эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного усиления, при указанных допущениях, имеет вид (рис.9.2):
Рис.9.2. Эквивалентная
схема выходной цепи каскада предварительного
усиления по схеме ОЭ:
– выходная проводимость транзистора
VT i;
– выходная ёмкость транзистора VT
i (десятки пФ);
– проводимость цепи коллектора VT
i;
– паразитная монтажная ёмкость
транзистора VT i;
– разделительная ёмкость (доли и единицы
мкФ), обеспечивающая разделение
каскадов по постоянному току;
– проводимость входного делителя
напряжения VT i+1;
;
– входная проводимость
транзистора VT i+1;
– входная ёмкость транзистора VTi+1
(
представляют собой нагрузку i-го
каскада).
Как
правило
,
поэтому емкости
можно считать включенными параллельно
и в эквивалентной схеме заменить ёмкостью
(9.1):
|
(9.1) |
Особенностью
задания рабочей точки БТ является то,
что ток делителя должен быть в 3-5 раз
больше тока базы (
),
поэтому сопротивление делителя стремятся
уменьшить. При этом следует учесть, что
входное сопротивление каскада определяется
сопротивлением базового делителя.
Тогда эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного усиления примет вид (рис.9.3):
Рис.9.3. Эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного усиления по схеме ОЭ, где
Эквивалентная схема выходной цепи оконечного каскада имеет вид (рис.9.4):
Рис.9.4. Эквивалентная
схема выходной цепи оконечного каскада
по схеме ОЭ:
– проводимость нагрузки, а
Далее
в расчетах будем полагать, что нагрузка
является высокоомной, т.е.
.
Рассмотрим три области частот усиливаемого сигнала: НЧ, СЧ и ВЧ. Анализ будем проводить как для каскадов предварительного усиления, так и для оконечного каскада.
Анализ работы каскада в области сч.
В области средних
частот сопротивление разделительного
конденсатора
стремится к нулю, а сопротивление
конденсатора
намного больше всех параллельных ему
резистивных сопротивлений (9.2):
|
(9.2) |
,
.В области СЧ определяется номинальный коэффициент усиления (9.3):
Для каскада предварительного усиления |
Для оконечного каскада |
||
|
|||
где
|
где
|
||
,
.
.
Следует
отметить, что в оконечном каскаде
номинальный коэффициент усиления
больше, чем в каскаде предварительного
усиления, что обусловлено малым входным
сопротивлением каскада
.
При
заданном коэффициенте усиления можно
определить сопротивление коллекторной
цепи
(9.4) И (9.5):
Для каскада предварительного усиления |
Для оконечного каскада |
||||
|
|
.
.