Трансформаторная межкаскадная связь

Каскад, в выходную цепь которого вместо резистора R_к включен трансформатор, называется трансформаторным.

Обычно в трансформаторном каскаде предварительного усиления используется схема с общим эмиттером. Коллектор подключается к первичной обмотке трансформатора, второй конец которой соединяется с источником питания Е_к. Поскольку сопротивление обмотки постоянному току очень мало, на нем практически нет падения напряжения, так что коллекторное напряжение можно считать равным напряжению питания:U_к0 ≈ E_к

Отсюда следует, что в трансформаторном каскаде нельзя создать коллекторную стабилизацию режима.

При подаче сигнала на вход каскада в его выходной цепи появляется переменная составляющая тока i_к, которая создает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток, индуктирующий во вторичной обмотке ЭДС сигнала. Напряжение на вторичной обмотке при подключении к ней входа следующего каскада является выходным напряжением данного каскада и входным для следующего. Смещение следующего каскада создается делителем R′_б1 - R′_б2 и подается на базу транзистора VТ2 через вторичную обмотку трансформатора, т.е. последовательно с входным сигналом.

Трансформатор отделяет по постоянному току выходную цепь данного каскада от входной цепи следующего, но является элементом связи этих каскадов для сигнала. Если требуется получить большое напряжение выходного сигнала, то применяют повышающий трансформатор, а для согласования большого выходного сопротивления данного каскада с малым входным сопротивлением следующего или внешней нагрузки ставят понижающий трансформатор.

Из электротехники известно, что для анализа и расчета трансформатор можно заменить его эквивалентной электрической схемой – приведенным трансформатором, в котором параллельно выходу включена индуктивность первичной обмотки L1, а последовательно – индуктивность рассеяния Ls. Эти реактивные элементы схемы, действуя в выходной цепи транзистора, вызывают частотные и фазовые искажения. Поскольку индуктивное сопротивление прямо пропорционально частоте, то в области нижних частот малое сопротивление индуктивности L1, шунтирующей выход, уменьшает сигнал. Спад нижних частот тем больше, чем меньше величина индуктивности L1 и частота. В области верхних частот влияние оказывает индуктивность рассеяния Ls, включенная последовательно в цепь выхода, так как ее сопротивление с повышением частоты возрастает, и на нем увеличиваются потери сигнала. Спад верхних частот тем больше, чем больше величина индуктивности Ls и выше частота. Из-за нелинейности кривой намагничивания сердечника трансформатор является источником нелинейных искажений, особенно при подмагничивании сердечника постоянной составляющей тока коллектора. Трансформатор также увеличивает уровень помех, так как внешние электромагнитные поля наводят в его обмотках посторонние ЭДС.

Рассмотрев межкаскадные связи, перейдем к изучению резисторных каскадов.

Резисторные каскады

Резисторным называется каскад с резистором в качестве нагрузки. В выходной цепи резисторного каскада имеются только резисторы или рези­сторы и конденсаторы. Следовательно, резисторный каскад соединяется со следующим только емкостной или гальвани­ческой связью. При этом транзистор в резисторном каскаде может быть включен как по схеме с общим эмиттером, так и по схеме с общим коллектором.

Резисторный каскад является основным каскадом, ис­пользуемым в предварительных усилителях. По сравнению с трансформаторным каскадом он проще и дешевле, так как строится на деталях массового производства — резисторах и конденсаторах, имеет малые габариты, а также малые ча­стотные и нелинейные искажения и помехи.

Основными показателями для предварительных каскадов являются коэффициенты усиления напряжения и тока, ча­стотные искажения и частотная характеристика. Нелинейные искажения в предварительных каскадах обычно невелики, так как мала амплитуда сигнала, и коэффициент гармоник не нужно определять. Если амплитуда сигнала велика, что бывает в последних из предварительных каскадов, то исход­ный режим, режим усиления и коэффициент гармоник опре­деляют по динамическим характеристикам.

Для транзисторных усилителей имеется несколько разно­видностей резисторного каскада в зависимости от схемы включения транзисторов и вида связи со следующим кас­кадом.