методичка 2003 часть 2 (новый вариант)

41

8УТОЧНЕННЫЙ АНАЛИЗ КАСКАДА С ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ

Рассмотрим влияние на основные параметры каскада с общим коллектором внутренней обратной связи ( h12б ), выходной проводимости h22б транзи-

стора VT1, а также сопротивления источника сигнала Rc (рис.8.1).

Точные формулы, полученные для эквивалентной схемы (рис.8.1) мето-

Рис.8.1. Эквивалентная схема каскада с ОК для переменного тока

Сравнение данных формул с результатами приближенного анализа показывает, что при Rн.экв h11б учет влияния h12б на K у дает ошибку порядка

0,1%.

42

Рис.8.2. Эквивалентная схема для расчета входного сопротивления

Таким образом, в пределе, когда Rн.экв :

43

Важнейшее свойство каскада с ОК - высокое входное сопротивление, которое, однако, всегда меньше сопротивления закрытого коллекторного перехо-

да rк .

Из уравнения (8.1) следует, что численные значения уточненного выходного сопротивления каскада с ОК оказывается несколько выше ранее получен-

ных (приближенных) из-за влияния на Rвых сопротивления источника сигнала

При Rс величина выходного сопротивления может достигать десятков кОм.

44

9СХЕМОТЕХНИКА КАСКАДОВ С ПОВЫШЕННЫМ ВХОДНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

Необходимость в таких каскадах возникает при построении усилителей напряжения, имеющих в идеальном случае Rвх .

Из всех трех схем включения биполярного транзистора наибольшими значениями входного сопротивления обладает схема с ОК, которая называется эмиттерным повторителем (рис.9.1). Поэтому этот каскад наиболее часто используется во входных цепях различных усилителей напряжения. Его входное сопротивление в диапазоне средних частот складывается из трех составляющих:

Рис.9.1. Эмиттерный повторитель

Повышение Rвх должно сопровождаться одновременным повышением каждой из составляющих, входящих в формулу для (9.1).

45

1. Уменьшение влияния нагрузки на Rвх (9.1) сле-

дует, что существует только два способа увеличения составляющей Rн.экв , обусловленной влиянием нагрузки. Первый способ - это увеличение транзисторов (применение составных транзисторов). Второй – одновременное повышение Rэ и сопротивления Rн. Поэтому в современных эмиттерных повторителях находят применение так называемые динамические нагрузки, включаемые вместо Rэ, и сложные составные транзисторы (рис.9.2).

Рис.9.2. Эмиттерный повторитель на составном транзисторе VT1 – VT2

Так, в последней схеме эквивалентное выходное сопротивление источника стабильного тока (ИСТ) Rэ rк3 1 8 мОм , а Σ 1 2 .

2. Уменьшение влияния rк . При использовании составного транзистора его эквивалентное rкΣ равно rк1 первого транзистора rк1 rк2 . Тем не менее, этого бывает недостаточно.

Для нейтрализации rк1 широкое применение в усилительной технике находит так называемый способ следящего питания. Его сущность можно пояснить с помощью рисунка 9.3:

46

При K1 = 1 эффективное значение R1 Rвх.экв . Однако усилитель

К1 должен сам иметь высокое входное сопротивление, чтобы его входной ток близок к нулю iy≈0. В качестве повторителя К1 широко используются эмиттерные повторители, а также специальные цепи следящего питания на пассивных элементах (рис.9.4).

47

б

Рис.9.4. Способы организации следящего питания транзистора VT1

При введении следящего питания напряжение коллектор-база транзистора VT1 не зависит от амплитуды сигнала и остается всегда постоянным (рис.9.4а). Поэтому в качестве входных транзисторов допускается применять транзисторы «супер- » ( =5000-10000), имеющие малое напряжение пробоя коллекторного перехода.

3. Уменьшение влияния R1 и

введения R1 и R2 путем применения специальных схем установления статического режима транзистора VT1.

48

Рис.9.5. Организация статического режима VT1 без R1-R2

В тех же случаях, когда введение R1 - R2 (или R2 ) неизбежно, необходимо выбирать как можно бόльшие значения R1 и R2 . При этом, однако, повышается температурная нестабильность статического режима транзистора VT1 из-за влияния его обратного тока I кб.о . Для разрешения данного противоречия можно также использовать принцип следящей связи (рис.9.6).

Рис.9.6. Способ нейтрализации влияния на Rвх резисторов R1, R2, Rб

Задача повышения Rвх в современных усилителях решается также и пу-

тем использования полевых транзисторов. Однако это не всегда оправдано, особенно в схемах с низковольтным питанием.

49

10БЛОКИРУЮЩИЕ КОНДЕНСАТОРЫ В СХЕМАХ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ

В современной РЭА находят применение усилительные каскады, у которых резистор в эмиттерной цепи Rэ зашунтирован конденсатором Cэ (рис.10.1).

Основное назначение Cэ - исключить влияние Rэ на усилительные параметры

в диапазоне средних частот.

Эквивалентное комплексное сопротивление в эмиттерной цепи транзистора VT1:

Рис.10.1. Усилитель с блокирующим конденсатором Сэ.

Эквивалентная схема каскада (рис.10.1) на переменном токе показана на рисунке 10.2.

50