4.3 Способы включения транзистора в схему усилительного каскада

Как известно, те или иные АЭУ строятся на базе усилительного устройства. Усилительное же устройство состоит из усилительных каскадов, соединенных между собой соответствующим образом. Поэтому при проектировании АЭУ в первую очередь уделяется должное внимание соответствующему выбору построения усилительных каскадов в зависимости от задач, которые ставятся перед АЭУ. При этом учитываются возможные варианты включения усилительных приборов (УП) в электронной схеме и особенности схемы, которые достигаются соответствующим включением УП.

Известно, что транзистор в нашем случае выступающий в роли УП, является трехполюсником и может иметь шесть вариантов включения в усилительном каскаде. Это, три варианта - в инверсном (эмиттер и коллектор или сток и исток меняются местами). Для примера на рисунке 4.7 представлены возможные варианты включения биполярных транзисторов, а на рисунке 4.8 - полевых транзисторов в нормальном режиме.

на рисунках 4.7 и 4.8 представлены варианты включения транзисторов:

а) схема с общим эммитером, истоком (ОЭ, ОИ);

б) схема с общим коллектором, стоком (ОК, ОС);

в) схема с общей базой, затвором (ОБ, ОЗ).

Под индексом “общий ...” понимается тот электрод транзистора, который в усилительном каскаде соединяется с общим проводом и является общим для входного и выходного сигналов. При этом, например, в схеме с ОЭ(ОИ) входной сигнал подается между базой (затвором) и эммитером (истоком), а снимается между коллектором (стоком) и эммитером (истоком) транзистора. Этот авриант включения транзистора наиболее широко распространенный, поскольку подобный вариант включения транзистора обеспечивют получение наибольшее усиление по мощности, по току и наряжению.

Рассмотренные ранее g-параметры:

- биполярный транзистор.

;

;

; - полевой тарнзистор.

См.

относятся к включению транзисторов по схеме с ОБ(ОИ).

Когда требуется получить какие-то параметры отличные от варианта включения транзистора по схеме с ОЭ(ОС), сипользуют другие варианты включения транзисторов.

Так схемы ОК(ОС) позволяют обспечить коэффициент передачи по напряжению близкий к единице Поэтому эти каскады называютповторителями напряжения. Они обладают малой входной и большой выходной проводимостями. Соответственно эти каскады могут использоваться в качестве согласующих при передаче сигналов от высокочастотных источников к низкочастотным приемникам сигналов (например, работа на (?) радиочастотный коксиальный кабель, волновое сопротивление которого необходимо согласовать с выходным сопротивлением источника сигнала).

В схеме с ОБ(ОЗ)выходной ток практически равен входному (1), поэтому эти схемы называютсяповторителями тока. Эти схемы не позволяют получить усиление по току, но позволяют получить усиление по (?). В основном схемы сОБиспользуются в высокочастотных схемах, поскольку в них заметно сильно влияние паразитных обратных связей через емкостиp-n-переходов. Эти схемы имеют большую входную проводимость.

Соотношения рассмотренные ранее:

(4.!)

применимы для различных включений транзисторов, при этом для наглядности используются при наличии соответсвующие индексы, например:

.

Обычно параметры схем ОКиОБ выражаются через параметры схемОЭ:

- биполярный и полевойОК(ОС).

-биполярный и полевой ОБ(ОЗ)

Учитывая то обстоятельство, что в биполярном и полевом транзисторах g-параметры такие, что для вычисления схемОК и ОБ можно использовать приближенные соотношения:

(4.!!)

Подставляя (4.!!) в (4.!) получим праметры характеризующие каскады с различным включением транзисторов (табл4.1):

- усиление по току;

- сильно зависит отR_cт. к. нельзя пренебречь влиянием внутритранзсторной связи через прямо смещенныйp-n-переход база- эммитер.

-относиться только к транзистору, если полная проводимостьg_н.

4.4 Свойства транзисторов и каскадов при незаземленности общего провода.

Рассмотренные ранее схемы с включением транзисторов по схеме с ОЭ, ОБ, ОКмы считали, что один из электродов соединен с общим проводом. Понятие “незаземленность” же предполагает, что цепи соединения электрода транзистора с общим проводом разрываются и в эту цепь включается резистивный элемент (рис 4.9). Тогда все три электрода транзистора оказываются под переменным потенциалом.

рис 4.9

В данном случае в качестве резистивного элемента выступает Z_f. Этот элемент приводит к появлению внутрикаскадной отрицательной обратной связи, которая приводит к:

снижение входной проводимости;

повышению стойкости каскадов и действию дестабилизирующих факторов.

однако введеные Z_fснижает коэффициент усиления по напряжению и по мощности. В общем видеZ_f величина комплексная, однако в основной частотной области(f<f_s)можносчитать чтоZ_f­ = R_f (вещественная величина).Кроме этого при анализе усилительных каскадовR_f удобно относить к самому транзистору. Тогда для транзистора, как четырехполюсника можно записать:

; ; (4.9) ;

,

где : ;

Для различных схем включения выполняется соотношение:

; (4.10)

.

Для биполярных и полевых транзисторов соотношение между g-параметрами такое что :

>>>>;

Из этого и с учетом (4.10) можно заключить, что включение R_fнаиболее заметное влияние оказывает в схеме с ОЭ (ОИ). Существенно меньше в повторителях тока (ОБ, ОЗ). И практически не оказывает влияния в повторителях напряжения (ОК, ОС).

С приемлемой точностью можно считать, что :

; ; ; (4.11)

; ; ;

Вычисления основных параметров каскада при ненулевом сопротивлении в общем проводе осуществляется по приведенным в табл. 4.1 формулам, но при этом используются параметры транзистора, измененные в соответствии с (4.9) и (4.10).

Следует отметить, что в схеме с ОЭ,включениеR_fв эмиттерную цепь транзистора приводит к линеаризации передаточныхВАХтранзистора (I_k = f(U_б), расширяет область входных сигналов U_бэ, в пределах которых преобразование входных напряжений в выходной сигнальный ток можно считать линейным.

(?)---------- ВАХтранзистора сR_fможно представить в виде:

где U_бэf- напряжение база- эмиттер эквивалентного транзистора (база - общий провод).

Строя ВАХэквивалентного транзистора имеем (рис 4.10):