7. Двухкаскадный транзисторный усилитель.

Двухкаскадный транзисторный усилитель (рис.4.1) является основой схемой для построения различных бесконтактных полупроводниковых реле.

Рассмотрим базовую схему (рис.4.1,а). Оба каскада на транзисторах Ту и Т₂ включены по схеме с ОЭ. Выходное напряжение uкэ1 1-гокаскада является управляющим напряжением 2-го каскада. Характеристики 2-х каскадной схемы несколько отличаются от характеристик ОТК (рис.4.2). Рассмотрим работу схемы. Считаем, что оба транзистора схемы находятся в активном режиме. Тогда с увеличением значения сигнала управления е_у > О транзистор Т1 постепенно закрывается и напряжение |u_КЭ1| возрастает. Это приведет к увеличению тока базы транзистора Т₂, и постепенное его открытие. Напряжение на нагрузке |u_КЭ2| уменьшается, а ток iк2 увеличится. Если напряжение е_у <0 уменьшится, то транзистор Т1 откроется, уменьшится |u_КЭ1| транзистор Т₂ закрывается, уменьшается и возрастает |u_КЭ2| . В данной схеме транзистор Т₂ должен работать в ключевом режиме. Для этого необходимо выполнение двух условий: 1) в начальной области насыщения Т1 требуется обеспечить отсечку Т₂; 2) в начальной области отсечки Т1 необходимо обеспечить насыщение Т₂. В схеме рис.4.1,а выполнение 1-го условия невозможно, т.к. даже при полностью открытом транзисторе Т1 напряжение uкэ_] < 0, а для переключения Т₂ в режим отсечки напряжение на его базе должно быть положительным.

Для устранения этого недостатка в цепь базы Т₂ обычно включается сопротивление R1 или диод V₂ (рис .4.1,6), на которых от дополнительного источника напряжения базового смещения Е_см через делитель R1 R₂ подается напряжение

Здесь Uботс2 - напряжение на базе Т₂ относительно «э», достаточное для отсечки Т₂. Условием отсечки Т₂ будет выполнение условий:

Здесь I_к02mах - максимальный обратный ток «к» Т₂ при максимальной рабочей температуре окружающей среды; I_1(o2)min - минимальный ток, определяемый по условию отсечки при напряжении U_l и заданном сопротивлении R₁.

Вместо R1 целесообразно использовать диод (рис.4.1,б) из-за нелинейности его сопротивления. Когда Т₂ закрыт при незначительном токе это сопротивление достаточно для создания на нем запирающего напряжения t1. Когда Т₂ открыт и ток межкаскадной связи значительно возрастает, сопротивление диода существенно уменьшается. Рассмотрим 2-е условие для выполнения ключевого режима Т₂ . Условие быстрого насыщения обеспечивается выбором достаточно малого сопротивления

где Iб(Н₂) ток базы Т₂ на границе насыщения. При выполнении обоих условий для обеспечения ключевого режима Т₂, для схемы рис.4.1,6 справедливы характеристики по рис.4.2.

Здесь рабочая зона Н₂ - 0₂ 2-го каскада лежит целиком внутри рабочей зоны H1 -O1 1-го каскада. Точки Н1 и O1 соответствуют границе насыщения и отсечки транзистора Т₂.

Зависимость и_кэ1(е_у) 1-го каскада (сплошная линия) отличается от аналогичной зависимости ОТК (штриховая линия). Это объясняется тем, что цепь «к-э» транзистора Т\ шунтируется через резистор R₁ переходом «б-э» транзистора Т₂- При выходе Т₂ из отсечки Это напряжение максимально при насыщении Т₂ и отсечке Тj. При этом выполняется условие