Для первого каскада рабочая точка задана током базы через резистор R1 и резистором R2. Для второго каскада специального задания рабочей точки не требуется, поскольку он как повторитель напряжения передает напряжение с выхода первого каскада на выход усилителя, а ток протекающий через нагрузку R3 будет задавать ток эмиттера, а значит, и коллектора транзистора Q2.

На вход схемы с генератора V1 подаётся синусоидальный сигнал с амплитудой 20 мВ и частотой 1 Гц. Резистор R3 является сопротивлением нагрузки. Коэффициент усиления по напряжению приблизительно равен 170. На рис. 1.19, б приведен график выходного напряжения рассматриваемого усилителя при двух значениях температуры –40 и 40 °C. Каскад на БПТ Q1 (по схеме с ОЭ) усиливает по току и напряжению и инвертирует сигнал, каскад на БПТ Q2 (по схеме с ОК) согласует усилитель с низкоомной нагрузкой.

1.7. Эффект Миллера и его устранение в каскадных схемах

Эффект Миллера состоит в умножении емкости (электронной лампы), включенный между входным и выходным электродами (выводами) транзистора, на коэффициент усиления по напряжению каскада.

Вбиполярном транзисторе это емкость Cбк между базой и коллектором,

вполевом – Cсз между затвором и стоком, в электронной лампе – Cка между

катодом и анодом (для каскадов усиления с общим эмиттером, истоком и катодом).

С ростом входной частоты эффект Миллера приводит к снижению коэффициента усиления по напряжению Kу по отношению к коэффициенту усиления на постоянном токе и уменьшению полосы пропускания (частоты среза), что нежелательно.

Это происходит из-за того, что на сопротивлении источника сигнала Rвх емкости перехода база–коллектор Cбк образуется фильтр нижних частот, причем постоянная времени такого ФНЧ равна: τ = Rвх Cбк Kу.

Рассмотрим влияние емкости Cбк в одиночном каскаде с ОЭ. На рис. 1.20 представлена схема для получения АЧХ-каскада с ОЭ. Конденсатор C1 имитирует емкость Cбк, а резистор R2 входное сопротивление транзистора Q1. Источник тока I1 задает рабочую точку схемы.

35

Рис. 1.20. Схема получения АЧХ-каскада с общим эмиттером

На рис. 1.21 приведены параметры для анализа схемы в частотном режиме, а на рис. 1.22 – параметры степпинга резистора R2. Подобным образом на соответствующей вкладке необходимо задать параметры степпинга конденсатора C1.

Рис. 1.21. Задание параметров анализа

На рис. 1.23 приведены результаты моделирования в режиме частотного анализа.

Видно влияние на АЧХ (частоту среза и коэффициент передачи в полосе пропускания) поочередного изменения значений параметров резистора R2 и конденсатора С1. Чем меньше сопротивление резистора R2 и емкость конденсатора С1, тем больше частота среза и коэффициент передачи в полосе пропускания, т. е. АЧХ-схемы лучше.

36

Рис. 1.22. Задание параметров степпинга резистора R2

Рис. 1.23. Влияние на АЧХ поочередного изменения значений (параметров) резистора R2 и конденсатора С1

37

Для уменьшения действия эффекта Миллера используются каскадные схемы. Пример такой схемы приведен на рис. 1.24. Дополнительный транзистор по схеме с ОБ включен в коллекторную цепь транзистора Q1. В результате получаем АЧХ, показанную на рис. 1.25. Ее можно сравнить с АЧХ на рис. 1.23 при C1 = 50p, R2 = 10k: коэффициент в полосе пропускания 36 дБ, частота среза 4 кГц.

Рис. 1.24. Каскадная схема с включением транзистора Q2 по схеме с ОБ

Рис. 1.25. АЧХ каскодной схемы с включением транзистора Q2 по схеме с ОБ

38