3.2. Каскады на биполярных транзисторах
3.2.1. Принципиальные схемы каскадов
Как
и в случае полевых транзисторов, возможны
три схемы включения биполярного
транзистора в каскаде: схема с общим
эмиттером (ОЭ), схема с общей базой (ОБ)
и схема с общим коллектором (ОК).
Схемотехника
каскадов на биполярных транзисторах
(рис. 3.12) аналогична схемотехнике каскадов
на МДП-транзисторах (см. рис. 3.3), аналогичны
и назначения схемных элементов (
;
;
;
).
Однако имеются и некоторые отличия,
связанные с тем, что биполярный транзистор
управляется током, а не напряжением.
Рис.
3.12. Каскады
ОЭ (а),
ОБ (б)
и ОК (в)
на биполярных транзисторах
В
частности, несколько иными являются
требования к резистивному делителю
,
задающему ток базы в рабочей точке
транзистора. Если при нулевом входном
напряжении (
)
рассмотреть входную (база–эмиттерную)
цепь, то можно записать очевидные
соотношения между постоянными токами
и напряжениями:
;
;
;
,
на основании которых получим выражение для тока базы в рабочей точке
,
(3.7)
где
– это параллельное соединение
сопротивлений
и
.
Как видно из рис.
3.12 и следует из выражения (3.7), падение
напряжения на резисторе
при протекании через него постоянного
тока
смещает эмиттерный
p-n-переход
в обратном направлении, и чтобы его
открыть и задать определенный ток базы
,
требуется подача на базу напряжения
той же полярности, что и на коллекторе
транзистора – эту функцию выполняет
резистивный делитель напряжения
.
Требуемый ток
базы
можно обеспечить при разных значениях
сопротивления
.
При выборе величины этого сопротивления
необходимо учитывать возможные
последствия того или иного выбора. Так,
при уменьшении
увеличивается потребляемый от источника
питания
ток
;
уменьшается сопротивление, определяющее
низкочастотную постоянную времени, что
потребует увеличения емкости конденсаторов
(в схемах ОЭ и ОК) и
(в схеме ОБ), увеличивается (в схемах ОЭ
и ОК) нагрузка на источник входного
сигнала
,
но, в отличие от всего перечисленного,
улучшается стабильность положения
рабочей точки.
Кроме выражения (3.7), режим по постоянному току описывается также уравнением выходной (коллектор–эмиттерной) цепи
,
(3.8)
в
котором приближенное равенство корректно,
поскольку ток базы
гораздо меньше токов
и
:
.
Различие
в схемотехнике каскадов на биполярных
и МДП-транзисторах, по существу,
только одно: в схеме каскада ОБ имеется
блокирующий конденсатор
,
ослабляющий в диапазоне рабочих частот
негативное влияние сопротивления
на коэффициент усиления каскада. В
каскаде ОЗ на МДП-транзисторе величина
сопротивления
почти не оказывает влияния на свойства
каскада, поскольку затвор и канал
МДП-транзистора изолированы друг от
друга (если не учитывать незначительную
связь через небольшие емкости
и
),
тогда как база и эмиттер биполярного
транзистора связаны между собой открытым
p-n-переходом.
Несмотря на схожесть схемотехники и назначения схемных элементов, анализ каскадов на биполярных и МДП-транзисторах имеют свои особенности, а выражения параметров существенные различия.