Способы включения по сигналу усилительных приборов

Современная схемотехника, в том числе микросхемотехника, предъявляет столь высокие требования к параметрам УЭ, что обеспечить их с помощью одного элемента не удается. Поэтому во входных и выходных каскадах апериодических уси­лителей, а также в резонансных каскадах усилителей находят применение усилительные приборы (УП), представляющие собой составные транзисторы. Обычно это два, реже три транзистора, непосредственно соеди­ненные между собой и имеющие три эквивалентных вывода. Для анализа их удобно представлять в виде единого УЭ, имеющего базу, эмиттер и коллектор. Наиболее распространенными состав­ными транзисторами являются составной эмиттерный повторитель, разновидность схемы Дарлингтона, каскодная схема ОЭ—ОБ и каскодная схема ОК—ОБ.

а)

б)

Рис.2.21.Схема Дарлингтона

На рис. 2.21, а) приведена принципиальная схема составного эмиттерного по­вторителя. Транзисторы VT₁ и VT₂ включены каждый по схеме с ОК. Обычно, таким образом, транзисторы включают для увеличения коэффициента усиления по току всего усилителя, но при этом во входных каскадах стремятся к увели­чению входного сопротивления УЭ, а в выходных каскадах – к уменьшению вы­ходного сопротивления.

Из рис. 2.21, а) видно, что входная цепь VT₂ включена в эмиттерную цепь VT₁ – в цепь ООС. Эквивалентный коэффициент усиления по току составно­го транзистора равен h_21э. В отсутствие резистора R во входной цепи VT₂ транзисторы VT₁ и VT₂ ра­ботают с сильно различающимися постоянными токами. Если VT₂ имеет номинальный ток эмиттера, то VT₁ может иметь столь малый ток эмиттера, что это приведет к уменьшению h_21э составного транзистора. Включение рези­стора R, благодаря которому увеличивается начальный ток эмиттера, приводит к уве­личению h_21э, выравниванию режимов работы VT₁ и VT₂ по постоянному току, но несколько уменьшает коэффициент усиления по току составного транзистора.

В составном транзисторе, схема которого приведена на рис. 2.21, б), исполь­зуются VT₁ и VT₂ различного типа проводимости. Схема на рис. 2.21, б) удобна в двухтактных оконечных каскадах, когда выходные транзисторы имеют одина­ковый тип проводимости (нет подходящей по мощности комплементарной пары). В целом по своим свойствам схема на рис. 2.21, б) аналогична схеме, приведенной на рис. 2.21, а), однако коллектором эквивалентного транзистора в первом случае является эмиттер VT₂, а тип проводимости эквивалентного транзистора совпа­дает с типом проводимости VT₁. Без резистора R эквивалентный коэффициент усиления по току h_21э.

Резистор R предназначен для тех же целей, что и в схеме на рис. 2.21, а). При наличии резистора R в схеме на рис. 2.21, б).

Схема, представленная на рис. 2.51, б), требует меньшего входного напряжения, чем схема на рис. 2.21, а).

Особое место среди составных транзисторов занимают каскодные схемы – рис. 2.22.

а)

б)

Рис.2.22 – Каскодные схемы

На рис. 2.22, а) транзистор VT₁ включен по схеме с ОЭ, a VT₂ – по схеме ОБ. Нагрузкой VT₁ является очень малое входное сопротивление VT₂, поэтому коэффициент усиления по напряжению VT₁ близок к 1, однако коэффициент усиления по току равен h_21э. В результате сильно снижается влияние емкости коллекторного перехода С_К на входные показатели эквивалентного транзистора (за счет внутренней ОС). В свою очередь VT₂ имеет коэффициент усиления по току h_21б  1, но обеспечивает коэффи­циент усиления по напряжению такой же, как и обычная схема с ОЭ. Вместе с тем и емкость С_К2 очень слабо влияет на входное напряжение VT₂ в силу особенностей его включения — база соеди­нена с общим проводом. Таким образом, каскодная схема обес­печивает коэффициенты усиления по напряжению, току и мощно­сти такие же, как и схема с ОЭ, но входная и выходная цепи уси­лителя связаны намного слабее, чем в схеме с ОЭ. Это значи­тельно повышает устойчивость работы резонансных усилителей. Улучшаются и частотные свойства апериодического усилительного каскада, так как входная емкость каскодной схемы практически становится равной статической входной емкости транзистора в схеме с ОЭ.

Близка по своим свойствам к схеме на рис. 2.22, а) и каскодная схема, при­веденная на рис. 2.22, б), где VT₁ включен по схеме с OK, a VT₂ – по схеме ОБ. Эта схема обеспечивает коэффициенты усиления по напряжению, току и мощно­сти такие же, как и схема с ОЭ. Входная цепь также связана намного слабее с выходной цепью, чем в схеме с ОЭ. При этом входная емкость схемы на рис. 2.22, б) меньше, чем на рис. 2.22, а). Поэтому в резонансных усилителях схема, приведенная на рис. 2.22, б), может обеспечить больший пре­дельный коэффициент усиления по напряжению, чем схема на рис. 2.22, а).