Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

схема все материалы / Лекционные материалы 2012 / 19 Типовые многотранзисторные каскады

.pdf
Скачиваний:
48
Добавлен:
09.02.2015
Размер:
290.76 Кб
Скачать

Типовые многотранзисторные каскады

1. Каскодное соединение

Как упоминалось для подавления эффекта Миллера при сохранении свойств схемы ОЭ используется соединение ОЭ-ОБ. Эквивалентная схема этого соединения на переменном токе приведена на рис. 1

Рис. 1

Напомним, что эффект Миллера в этой схеме подавляется за счет низко- омной нагрузки каскада ОЭ, которой является вход каскада ОБ.

Полная схема каскодного соединения строится как правило с последова- тельным питанием транзисторов (рис. 2).

Рис. 2

1

В этой схеме

Uб1

=

 

R2

 

Eп,

R1

+ R2

 

 

 

 

Uэ1 =Uб1 - 0,7 В,

Iк1 = Iк2

=

Uэ1

.

 

 

 

 

 

 

 

R6

 

 

Uб2

=

 

 

R4

Eп,

 

R3

+ R4

 

 

 

 

 

Uэ2 = Uк1 =Uб2 - 0,7 В.

Коэффициент передачи по напряжению

K = KоэKоб = -

g21

×

 

g21Rн

 

 

=

 

g22 + gвхоб

g22Rн +1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

g21

 

 

g21Rн

 

 

 

 

 

 

 

= -

×

 

» -g R = K

оэ

 

 

 

 

 

 

g22 + g21 g22Rн +1

 

21 н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Внутрикаскадная обратная связь по постоянному току образована рези- стором R6. Для организации отрицательной обратной связи на переменном

токе достаточно подать сигнал с коллектора второго транзистора на базу первого (рис. 3).

Рис. 3

Если в организации обратной связи нет необходимости, то потенциалы баз транзисторов могут обеспечиваться общим делителем (рис. 4).

2

 

 

 

Рис. 4

 

 

 

В этом случае

 

 

 

 

 

 

 

Uб1

=

 

 

R3

 

 

Eп,

R1

+ R2

+ R3

 

 

 

Uб2

=

 

 

R2 + R3

Eп.

 

R1

+ R2

+ R3

 

 

 

 

Эквивалентная схема входной цепи приведена на рис. 5.

Рис. 5

Как видно резисторы делителя напряжения шунтируют входную цепь, уменьшая входное сопротивление каскада.

2. Эмиттерно-связанная пара Эмиттерно-связанная пара это соединение ОК-ОБ, эквивалентная схе-

ма для переменного тока которого приведена на рис. 6.

3

Рис. 6

Полная принципиальная схема этого соединения строится с непосредст- венной связью между каскадами (рис. 7а).

Рис. 7

При равных начальных коллекторных токах через транзисторы следует обеспечивать строгое равенство напряжения на базах транзисторов.

Вместо эмиттерного резистора зачастую используется генератор ста- бильного тока, определяющий суммарный ток коллекторов транзисторов, а в цепи коллектора первого транзистора устанавливается резистор (рис. 7б). В этом случае на постоянном токе схема абсолютно симметрична.

Для того, чтобы избежать влияния разброса сопротивлений резисторов на установку начальных напряжений на базах транзисторов широко исполь-

зуется двуполярное питание и гальваническая связь с источником сигнала

(рис. 8а).

4

Рис. 8

В силу симметрии схемы источник сигнала может быть подключен не к первому, а ко второму транзистору, а сигнал сниматься не со второго, а с первого транзистора (рис. 8б).

Если же сигналы подаются на базы обоих транзисторов, то приходим к схеме дифференциального усилителя, широко используемого в интегральной схемотехнике (рис. 9).

Рис. 9

В этой схеме при uc1 = uc2 = 0 ток I0 = Iэ1 + Iэ2, Iэ1 = Iэ2 делится по- ровну между транзисторами и при Rк1 = Rк2 напряжения на коллекторах

равны Uк1 = Uк2 = Eп+ - RкI0 / 2. Схема полностью сбалансирована.

При uc1 ¹ uc2 происходит перераспределение тока I0 между транзисто- рами и появляется разность коллекторных напряжений.

Uбэ1 Uбэ2

Iк1 = IоэemUT ; Iк2 = IоэemUT .

5

Возьмем отношение токов

Iк1

Uбэ1Uбэ2

= e

mUT

Iк2

 

 

и выразим ток Iк1 через Iк2 .

Uбэ1Uбэ2

 

 

 

 

Iк1 =

 

Iк2 × e

mUT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и наоборот

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uбэ2 Uбэ1

 

 

 

 

 

 

Iк2 = Iк1 × e

 

mUT

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выразим I0 через коллекторные токи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uбэ1Uбэ2

 

 

 

 

 

æ U

ö

 

I0 = Iк2 × e

 

 

mUT

 

 

 

+ Iк2

=

 

 

 

ç

 

 

 

 

÷

=

 

 

 

 

Iк2 çemUT

+1÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

 

 

 

÷

 

æ U

ö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

 

 

 

ø .

ç

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= Iк1ç emUT

 

+1÷, где DU =Uбэ1 -Uбэ2

 

ç

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

 

ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда коллекторные токи можно выразить через входную разность на-

пряжений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iк1 =

 

 

 

I0

 

 

 

 

; Iк2

=

 

 

 

I0

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

e

mUT

+1

 

 

 

 

e

mUT

+1

 

 

или нормированный коллекторный ток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iк

=

1

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

±ΔU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

emUT +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Качественно эта зависимость приведена на рис. 10

6

Рис. 10

Из рисунка видно, что зависимость носит резко нелинейный характер. Линейная область сохраняется только при малых входных дифференциаль- ных напряжениях (не более 20…50 мВ).

Для линеаризации характеристик в цепях эмиттеров устанавливают ре- зисторы внутрикаскадной обратной связи (рис. 11)

Рис. 11

Вэтом случае малосигнальный коэффициент усиления уменьшается, но линейная область передаточной характеристики расширяется (на рис. 10 при- ведена точечной линией).

Всилу симметрии рассматриваемых схем выходное напряжение может сниматься не с одного из коллекторных резисторов, а с обоих. В результате разностное выходное напряжение, вызванное разностью входных напряже-

ний равно

7

 

 

 

 

 

 

 

 

æ

 

 

 

 

 

 

 

 

ö

DU

 

= U

 

-U

 

= R I

 

ç

 

1

 

 

 

1

÷

к

к1

к2

0

ç

 

 

-

 

 

÷ .

 

U

 

 

U

 

 

 

 

к

ç

 

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

mU

T

+1 e

mU

T

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

è e

 

 

+1ø

При подаче синфазного напряжения на оба входа выходные коллектор- ные напряжения не изменятся до тех пор, пока транзисторы находятся в ли- нейном режиме работы.

8