5.5. Обратная связь в каскаде с общим истоком

Представим каскад с общим истоком (схема рис. 5.7,б без учета С_И) как эквивалентную схему, в которой истоковый резистор выделим в виде цепи обратной связи (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Эквивалентная схема каскада с ОИ

и выделенной цепью обратной связи

Входным сигналом для цепи обратной связи является ток стока I_С, а выходным – напряжение U_ВЫХ.ОС, которое падает на R_И при протекании через него тока I_С. С учетом направлений отсчетов напряжений во входном контуре напряжение U₁, приложенное непосредственно ко входу усилителя, есть

Напряжение на входе усилителя уменьшается по сравнению с U_ВХ,

вследствие чего обратная связь отрицательная. Поскольку

уравнение (5.19) может быть переписано в виде

откуда легко получить выражение для коэффициента усиления каскада с отрицательной обратной связью:

Из этого выражения видно, что отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления каскада. Если К₀>>1, данное выражение совпадает

с (5.8). При шунтировании истокового резистора емкостью С_И исключается обратная связь по переменному току, в результате чего коэффициент усиления каскада увеличивается, достигая в пределе значения К₀.

5.6. Входное сопротивление каскада с общим истоком

В общем случае входное сопротивление каскада определяется параллельным соединением резистивной и емкостной составляющих:

Емкостная составляющая обусловлена паразитными емкостями транзистора и зависит от усилительных свойств каскада. На низких частотах емкостной составляющей входного сопротивления можно пренебречь, а на средних и высоких ее необходимо учитывать. Заметим, что в силу частотной зависимости входного сопротивления измерение его величины следует всегда сопровождать указанием значения частоты сигнала, на которой это измерение производится.

Схема каскада с выделенными паразитными емкостями и его эквивалентная схема представлены на рис. 5.14.

Емкость С_ЗС образует цепь частотно зависимой отрицательной обратной связи. Влияние этой емкости на свойства усилительного каскада на транзисторе было впервые исследовано Миллером. Он показал, что для каскада с усилением SR_С емкость С_ЗС пересчитывается во входную цепь в виде дополнительной емкостной составляющей С_М (рис. 5.14,б):

Таким образом полная емкостная составляющая входного сопротивления определяется выражением

Рис. 5.14. Каскад с ОИ и выделенными паразитными емкостями:

а) упрощенная схема; б) эквивалентная схема

Одновременно эта же емкость С_ЗС пересчитывается и в выходную цепь, приводя к появлению в ней емкостной составляющей С_МВ (рис. 5.14,б):

Если последнюю легко учесть в емкости нагрузки каскада С_Н, то емкость С_М, являясь зависимой от величины стоковой нагрузки R_С (в общем случае Z_С), оказывает заметное влияние на свойства входного сопротивления каскада особенно в области высоких частот при наличии частотно-избирательных цепей на входе и в цепи стока. Такая емкость называется емкостью Миллера.

Процедура измерения входного сопротивления изложена в разделе 3.7 (см. рис. 3.10, формула (3.23)). Заметим, что при измерении входного сопротивления на низких частотах, фактически измеряется только его резистивная составляющая. А при измерении на средних и высоких частотах измеряется модуль величины (5.21):