§8.14 Усилительный каскад с общим истоком

Схемотехника усилителей с ОЭ и ОИ во многом схожи. Отличия связаны с отличием собственных характеристик полевого и биполярного транзисторов.

В усилительных каскадах применяются в основном полевые транзисторы с управляемым p-n переходом или МДП транзисторы со встроенным каналом.

Роль напряжения смещения может играть сопротивление смещения R_см. Изменяя его, можно обеспечить любой из классов усиления, но чаще всего используется режим А.

Преимущества усилительного каскада на полевом транзисторе

1. Большое входное сопротивление, что легко согласуется с высокоомным источником сигнала.

2. Т.к. коэффициент шума очень мал, то такие усилительные каскады используются для усиления слабых сигналов.

3. Большая температурная стабильность.

К недостаткам можно отнести маленький коэффициент усиления

Влияние обратной связи на стабилизацию усилительного каскада

на полевом транзисторе.

Последовательная ООС по току (истоковый резистор – R_u) обеспечивает на истоке и стоке разнополярные напряжения, а так же начальное смещение рабочей точки. Конденсатор – C_u уменьшает коэффициент усиления по напряжению – K_u, но стабилизирует положение рабочей точки.

Вспомним основные уравнения полевого транзистора, для вычисления коэффициента усиления по напряжению:

r – дифференциальное выходное сопротивление транзистора. На пологой части ВАХ , тогда, если R_с – активное выходное сопротивление

U_вых=I_с R_с=R_с(S U_з+U_с / r)

k_v0=U_вых/Uз=r R_с S/(r+R_с), так как r>> R_с, то k_v0= R_с S

коэффициент усиления усилителя, охваченного ОС:

То есть для полевых транзисторов глубина ОС равна (1+ S R_и) . Сопротивление истока находят из ВАХ по току стока покоя.

§8.15 Эммитерный и истоковый повторители

Эммитерным и истоковым повторителем называются каскады, охваченные 100% отрицательной ОС. Свойства их близки, различия обусловлены различиями ВАХ, т.е. режима по постоянному току.

100% ОС – обозначает, что выходной сигнал и сигнал ОС равны U_вых = U_ос. Это возможно, только когда резистор R_к или R_с отсутствует (так как эти резисторы обеспечивают падение напряжения питания), а выходной сигнал снимается с эмиттерного (истокового) резистора R_э (R_u) но, она не является инвертирующей. Это преобразует схему с ОЭ в схему с ОК..

То есть усиления по напряжению нет, коэффициент усиления по току и по напряжению велики. Докажем, что коэффициент усиления по напряжению примерно равен единице:

Входное сопротивление – R_вх = h₂₁R_э, т.е. эммитерный повторитель обладает большим входным сопротивлением.

R_вых ≈ r_э (сопротивление эмиттера)– невелико.

Эмиттерный повторитель обладает большим коэффициентом усиления по току: к_I = h₂₁ + 1 и, следовательно, большим к_p.

Он наиболее удобен для согласования высокоомных источников сигнала с низкой нагрузкой.

Основные свойства истокового повторителя

к_v < 1, R_вх ≈ R_см – велико, R_вых ≈ 1/S – мало

§8.15 Источники постоянного тока и напряжения

Главное свойство источника – это при нагрузке сохранять ток или напряжение постоянным.

Проще всего на транзисторах реализуются источники постоянного тока.

Рассмотрим ВАХ биполярного транзистора.

Д ля точек А1, А2, А3 ток остается почти неизменным при увеличении напряжения коллектор-эмиттер и сопротивления нагрузки. Точки находятся в активном режиме работы транзистора и при постоянном токе базы. Для поддержания тока базы постоянным необходимо поддерживать постоянное напряжение база-эмиттер, для чего на входе устанавливают стабилитрон или делитель напряжения. То есть задавая ток базы и напряжение коллектор-эмиттер большее напряжения насыщения можно получить источник постоянного тока. Главное ограничение состоит в том, что максимально допустимые отклонения тока коллектора не должны превышать величины угла отклонения от горизонтали α.

Простейший источник тока на полевом транзисторе получается, если накоротко соединить затвор и исток, т.о. потенциал затвора равен нулю, а ток стока максимален и постоянен.

Задавать ток стока можно, изменяя сопротивление стокового резистора. При введении истокового резистора уменьшается ток стока, но он помогает задавать необходимое напряжение затвор-исток, стабилизирует работу схемы (см введение отрицательной обратной связи).