13.1. Истоковый повторитель

По виду подключения истоковой нагрузки различают три следующие схемы истокового повторителя (рис. 13.1).

а)	б)	в)

Рис.13.1. Принципиальная схема истокового повторителя

На рис. 13.1а) представлена схема, в которой сопротивление нагрузки включено напрямую в цепь истока и содержащая минимум элементов. Однако изменение сопротивления приведет к изменению положения рабочей точки транзистора. Данные изменения будут незначительными, так как каскад охвачен 100%-ой ООС, которая будет стремиться стабилизировать положение рабочей точки транзистора.

Недостатком этой схемы повторителя напряжения является то, что в режиме отсутствия входного сигнала через сопротивление нагрузки будет протекать ток истока большой величины, который приведет к разогреву .

На рис. 13.1б) представлена схема, в которой уменьшено влияние сопротивления нагрузки на положение рабочей точки транзистора в силу того, что оно включено параллельно сопротивлению .

Недостаток: как и для схемы на рис. 13.1а) на сопротивлении нагрузки будет выделяться значительная тепловая мощность.

На рис. 13.1в) представлена усовершенствованная схема истокового повторителя. В режиме молчания, когда входной сигнал отсутствует ( ), ток, протекающий через повторитель, будет определяться сопротивлением .

Недостаток: с уменьшением величины сопротивления нагрузки будет увеличиваться значение разделительной емкости , что приводит к увеличению веса и габаритов повторителя напряжения.

Составим эквивалентную схему последнего варианта повторителя (по рис. 13.1в) с учетом допущения, что на переменном токе шина питания и шина «земля» являются короткозамкнутыми (рис. 13.2).

Рис.13.2. Эквивалентная схема истокового повторителя напряжения

Элемент присутствует в эквивалентной схеме, так как в цепи истока отсутствует конденсатор , который на переменном токе идеально шунтировал сопротивление . Элемент S включен в схему вследствие того, что повторитель напряжения охвачен 100%-ой ООС.

Вследствие того, что емкости и имеют значения, отличающиеся на несколько порядков, то их влияние будет различно в различных областях частот.

Область СЧ. В области средних частот влиянием емкостей и можно пренебречь по аналогии с каскадом предварительного усиления на полевом транзисторе (рис. 13.3).

Рис.13.3. Эквивалентная схема истокового повторителя напряжения в области СЧ

Из анализа эквивалентной схемы номинальный коэффициент усиления истокового повторителя будет определяться согласно выражению (13.1).

(13.1)

Из записанного выражения видно, что параметр , следовательно, для истокового повторителя корректнее применить понятие коэффициента передачи вместо коэффициента усиления.

Область ВЧ. В области высоких частот каскад предварительного усиления описывается постоянной времени в области ВЧ (13.2).

(13.2)

АЧХ повторителя напряжения, следовательно, запишется в виде (13.3):

,

(13.3)

где , .

Постоянная времени повторителя напряжения в F раз меньше, поскольку каскад охвачен 100%-ой ООС. Следовательно, искажения в повторителе будут меньше, чем в усилительном каскаде на одном и том же транзисторе. В связи с этим при проектировании многокаскадного усилителя с использованием повторителей напряжений искажения распределяются следующим образом: 5% искажений отдаются на повторители, остальные 95% искажений распространяются на усилительные каскады.

Область НЧ. В данной области частот поведение истокового повторителя напряжения аналогично поведению каскада предварительного усиления и полученные раннее соотношения для каскада предварительного усиления справедливы и для истокового повторителя, т.е. расчет разделительной емкости в повторителе аналогичен расчету в каскаде предварительного усиления.

Схема истокового повторителя с повышенным входным сопротивлением

Для повторителя входное сопротивление определяется выражением (13.4).

.

(13.4)

Для увеличения входного сопротивления истокового повторителя применяют схему с повышенным входным сопротивлением (рис. 13.4).

Рис.13.4. Принципиальная схема истокового повторителя напряжения с увеличенным входным сопротивлением

Увеличение входного сопротивления происходит вследствие того, что на вход подаем мощную копию с выхода повторителя через сопротивление . В данном случае выражение для примет вид (13.5).

(13.5)

При , получаем формулу (13.5) в виде (13.6).

(13.6)