- •Лекция 6 усилительные каскады на полевых транзисторах
- •6.1. Термостабилизация режима усилительнго каскада на пт
- •6.2. Основные схемы питания и термостабилизации пт
- •6.3. Анализ усилительных каскадов на пт в режиме усиления сигнала
- •6.3.1. Усилительный каскад на пт с ои
- •6.3.2. Усилительный каскад на пт с ос
- •6.3.3. Усилительный каскад на пт с оз
- •7.1.2. Шумовые параметры уп
- •7.1.3. Расчет шумовых характеристик уу
- •7.2. Усилительные каскады с высоким входным сопротивлением
- •7.3. Усилительные секции
- •Лекция 8 широкополосные и импульсные усилители
- •8.1. Особенности формирования ачх широкополосных трактов
- •8.2. Особенности выбора рт в импульсных каскадах
- •8.3. Метод анализа импульсных искажений
- •8.4. Анализ усилительных каскадов в области малых времен
- •8.5. Анализ усилительных каскадов в области больших времен
- •8.6. Связь временных и частотных характеристик усилительных каскадов
- •8.7. Простейшие схемы коррекции ачх и пх
- •Лекция 9 усилители с обратной связью
- •9.1. Применение в усилителях оос
- •9.2. Усилительный каскад с последовательной оос по току
- •9.3. Усилитель с последовательной оос по напряжению
- •9.4. Усилительный каскад с параллельной оос по напряжению
- •9.5. Усилитель с параллельной оос по току
- •9.6. Усилительный каскад с комбинированной оос
- •9.7. Дополнительные сведения по ос
- •9.7.1. Многокаскадные усилители с оос
- •9.7.4. Динамические искажения в схемах с ос
- •Лекция 10 усилители мощности
- •10.1. Общие сведения
- •10.2. Классы усиления
- •10.3. Однотактные ум
- •10.4. Двухтактные ум
- •Лекция 11 усилители постоянного тока
- •11.1. Общие сведения об упт
- •11.2. Способы построения упт
- •11.3. Упт прямого усиления
- •11.4. Упт с преобразованием (модуляцией и демодуляцией) сигнала
- •11.5. Дифференциальные усилители
- •11.5.1. Реализация ду
- •11.5.2. Схемы включения ду
- •11.5.3. Точностные параметры ду
- •Список принятых сокращений
- •Содержание
7.3. Усилительные секции
В многокаскадном усилительном тракте сигналы с выхода предшествующего каскада поступают на вход последующего. Простейшей межкаскадной связью, с помощью которой осуществляется эта передача, является непосредственная связь, когда выходные клеммы предшествующего каскада непосредственно соединены с входом последующего как на переменном, так и на постоянном токе.
Секция с непосредственной связью ОК-ОЭ (ОИ-ОЭ). Если Cвх.дин следующего УК велика, то для уменьшения ее влияния на Mв часто применяют УК, представляющий собой секцию усилителя с непосредственной связью ОК-ОЭ (рис…).
(рис…)
Здесь нестабильность VT1 (Iк) увеличивается в VT2 в h21э раз. Следовательно должны быть очень жесткие требования по термостабилизации.
Подробный расчет см. в методических указаниях.
Секция с непосредственной связью ОЭ-ОК (ОС-ОК). если требуется уменьшить Rвых, то используют секцию ОЭ-ОК (рис…)
(рис…)
Rн=Rк||Rвх.эп≈Rк.
Секция с непосредственной связью ОЭ-ОБ. Для получения стабильного тока используют усилительную секцию ОЭ-ОБ, которая может быть выполнена по каскодной схеме (рис…) или с двумя источниками питания (проще).
К схемам с непосредственными межкаскадными связями относится двухтранзисторный усилительный тракт с ОЭ-ОБ (рис. 7….,а), в котором выходной (коллекторный) выход транзистора с ОЭ непосредственно соединен с входным (эмиттерным) зажимом транзистора схемы ОБ. На рис. 7….,б приведен вариант схемного построения с ОЭ-ОБ, которое хотя и требует для своей работы двух источников питания, но упрощает схему питания базовых цепей транзисторов. Питание выходных цепей каскадов в схеме на рис. 7… организовано по так называемой схеме последовательного питания каскадов. В этой схеме выходные цепи транзисторов образуют последовательную цепь, в результате в выходных цепях транзисторов протекают практически одинаковые токи. При этом общий ток в последовательной цепи определяет входной каскад с ОЭ, выступающий для второго каскада в роли генератора тока. Именно от организации каскада с ОЭ на постоянном токе зависят стабильность и определенность тока в последовательной цепи.
(рис…)
Схемная организация электронных аналоговых трактов и микросхем часто базируется на применении типовых схемных построений, включающих в себя несколько усилительных каскадов. К конфигурации этого вида относится каскодное соединение (см. рис…), которое для сигнала представляет последовательное соединение схем с ОЭ и ОБ.
Коэффициент усиления схемы K=KОЭKОБ, при этом в качестве нагрузки в каскаде с ОЭ выступает входное сопротивление Rвх.ОБ схемы ОБ, которое мало. В результате каскад с ОЭ имеет низкий коэффициент передачи (KОЭ=1), что согласно формуле (5.11) делает проявление эффекта Миллера незначительным даже при общем большом усилении К каскодной схемы, которое обеспечивает схема с ОБ (KОБ=g21Rк). Таким образом, каскодное соединение по усилительным свойствам соответствует одиночному каскаду с ОЭ, но по сравнению с ним обеспечивает малое значение паразитной входной емкости. Данное свойство играет важную роль при организации усилительных трактов, работающих на повышенных частотах.
Рассмотрим свойства каскодного соединения на постоянном токе. В соединении применена схема последовательного питания. При этой схеме питания выходное (коллекторно-эмиттерные) цепи каскадов совместно с источником питания и нагрузкой Rк образуют последовательную цепь, в результате через оба транзистора протекают практически одинаковые токи, т.е. Iк01=Iэ02=Iк02. Значение этих токов задает каскад с ОЭ, собранный на транзисторе VT1. Схемное построение каскада с ОЭ на постоянном токе соответствует рис. 3.2. В нем в создании токозадающего потенциала учавствует резистор R2, при этом U0=UR2=(Eп+–Eп–)R2/(R1+R2+R3). Разность потенциалов определяет напряжение коллектор-эмиттер в каскаде с ОЭ, а на резисторе R3 – напряжение питания схемы с ОБ.
На рис. 6.6 приведен другой вариант схемной организации на постоянном токе каскодного соединения с ОЭ и ОБ. В отличие от схемы на рис. 6.1 она допускает использование источников с пониженным номиналом питающего напряжения, т.к. в ней в соответствии с рис. 6.2,б применено комплиментарное построение. Питание каскадов осуществлено по параллельно последовательному варианту с применением двух источников питания с заземлением базового вывода транзистора VT2. Общий ток, протекающий через резистор R02, равен сумме коллекторного тока Iк01 транзистора VT1 и эмиттерного Iэ02 транзистора VT2. Ток через транзистор VT1 задает разность потенциалов на резисторе R01, при этом Iк01=(UR2–0,7)/R01. Эмиттерный ток зависит как от падения напряжения, которое создает на резисторе R02 ток Iк01, так и от напряжения источника питания Eп–. При этом Iк02=(–Eп––0,7–Iк01R02)/R02. Из приведенных соотношений следует, что токи Iк01 и Iэ02 равны между собой, когда выполняется условие (UR2–0,7)/(–Eп––0,7) = R01/R02, при этом в схеме на рис. 6.6 резистор R02 должен иметь сопротивление R02=R01(–Eп––0,7)/UR2–0,7).
Секция с непосредственной связью ОЭ-ОЭ.
При питании каскадов по параллельной схеме выходные цепи каскадов образуют параллельные ветви. На рис. 7…. приведены примеры такого построения схемы питания каскадов для двухтранзисторного усилителя типа ОЭ-ОЭ. При этом в схеме на рис. 7….,б осуществляется чередование каскадов по типу проводимости. Такое чередование позволяет обеспечить в многокаскадных трактах с непосредственными межкаскадными связями работу при пониженных значениях питающего напряжения, так как в схеме рис. 7…,б по сравнению со схемой на рис. 7…, а потенциал коллектора в выходном транзисторе имеет пониженное значение.
рис.7…,
Транзисторы одной проводимости.
Транзисторы разной проводимости – позволяют уменьшить величину Eп, т.к. потенциал коллектора VT2 более низкий.
К достоинствам непосредственных межкаскадных связей следует отнести простоту их реализации, возможность стабилизации режимов работы на постоянном токе за счет охвата усилительного тракта общей петлей ООС. Непосредственная межкаскадная связь широко используется в усилителях постоянного тока и в аналоговых микросхемах.