4.6.5. Усилитель с динамической нагрузкой
Для каскадов предварительного усиления основной задачей является получение большого коэффициента усиления и максимального выходного напряжения. Из предыдущего анализа уже известно, что для увеличения этих значений необходимо увеличивать сопротивление нагрузки и напряжение питания. Однако очень часто такие действия оказываются невозможными. Так, напряже-
ние питания, как пра-
IK |
|
|
вило, бывает задано и |
||||
А |
|
|
его |
изменение |
воз- |
||
iБmax |
|
можно только в сто- |
|||||
|
|
||||||
|
IБМ |
|
рону |
уменьшения. В |
|||
|
|
таких условиях мож- |
|||||
1 |
I0Б |
|
|||||
|
но увеличить выход- |
||||||
2 |
3 |
|
|||||
|
ное напряжение, |
если |
|||||
|
iБmin |
|
|||||
|
|
применить |
в каскаде |
||||
UKmin |
Б |
UK динамическую |
на- |
||||
UKmax |
Е0 |
грузку, т.е. |
под |
воз- |
|||
UКM1 |
|
||||||
|
действием |
сигнала |
|||||
UКM2 |
|
|
|||||
|
|
менять в нужном на- |
|||||
|
|
|
правлении положение |
||||
|
Рис.4.38 |
|
рабочей |
точки. |
На |
||
|
|
рис. |
4.38 |
представле- |
|||
|
|
|
|||||
ны выходные характеристики транзистора с нагрузочной прямой по переменному току. Для обычного резисторного каскада нагрузочная прямая по переменному току проходит через рабочую точку 1. Этой прямой и изменению тока базы c амплитудой IБM соответствует амплитуда выходного напряжения UКM1. Если при положительной полуволне тока базы рабочую точку сдвинуть в положение 2, а при отрицательной - в точку 3, то амплитуда выходного напряжения UКM2 увеличится.
На практике получение такого эффекта достигается путем включения в коллекторную цепь транзистора вместо обычного резистора RK управляемого сопротивления, роль которого может играть дополнительный биполярный или полевой транзистор (см. рис. 4.39, а, б). Действие динамической нагрузки легко
190
Е0 |
R5 |
|
|
E0 |
R1 |
E0 |
|
VT2 |
|
VT2 |
|
|
|
|
(+) |
R1 |
|
|
|
VT2 |
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
R3 |
C2 |
|
|
|
CP |
(+) |
(-) |
CP |
R3 |
CP |
R2 |
|
VT1 |
RH |
|
VT1 |
|
VT1 |
|
|
|
|
||||
C1 |
|
|
|
|
|
RH |
R2 |
R4 C3 |
R2 |
R4 |
RH |
R3 |
R4 |
(-) |
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
б |
|
|
в |
Рис. 4.39
понять на примере первой схемы. При указанной на рис. 4.39, а полярности сигнала ток коллектора транзистора VT1 увеличивается, одновременно растет падение напряжения на сопротивлении R3. Это напряжение воздействует через конденсатор С2 на базу транзистора VT2 и пытается его запереть. Сопротивление транзистора VT2 возрастает, и нагрузочная прямая по постоянному току для транзистора VT1 становится более пологой. Рабочая точка, а вместе с ней и нагрузочная прямая по переменному току (линия АБ) сдвигаются в положение 2 (рис. 4.38), и напряжение на коллекторе VT1 становится минимальным. В следующие полпериода ток через VT1 уменьшается, транзистор VT2 приоткрывается, и нагрузочная прямая сдвигается к точке 3. В результате переменное напряжение на коллекторе VT2 растет и достигает величины UKmax. Схема (см. рис. 4.39, б) с полевым транзистором в качестве динамической нагрузки имеет аналогичный принцип действия.
Несколько иной принцип действия у схемы на рис. 4.39, в, нагрузку которой нельзя считать динамической. Коэффициент усиления резисторного каскада пропорционален сопротивлению нагрузки по переменному току. Эта нагрузка образована параллельным соединением сопротивления в цепи коллектора и собственно сопротивления нагрузки RH. Увеличение сопротивления в цепи коллектора связано с ухудшением условий питания коллектора, что ограничивает общее сопротивление нагрузки и соответственно коэффициент усиления. В
191