3.7 Каскад с раздельной нагрузкой

Рис. 3.22

Каскад с раздельной нагрузкой, или фазоинверсный каскад, предназначен для получения двух выходных сигналов, имеющих сдвиг по фазе в 180⁰. Схема такого каскада приведена на рис. 3.22. Она получается из схемы ОЭ (рис. 3.7) при отключении конденсатора С_э. Выходные сигналы снимаются с коллектора и эмиттера транзистора. Сигнал U_вых1, снимаемый с коллектора, находится в противофазе со входным сигналом U_вх, а сигнал U_вых2, снимаемый с эммитера, совпадает с ним по фазе. Диаграммы, приведенные на рис. 3.23, иллюстрируют получение обоих выходных сигналов.

Рассмотрим показатели каскада. Входное сопротивление рассчитывается по аналогии с каскадом ОК

R_вх=R₁||R₂||[r_в+(1+b)(r_э+R_э)] (3.65)

или (3.66)

для .

Коэффициент усиления по напряжению по первому выходу K_U1 определяется по аналогии с каскадом ОЭ, а по второму выходу K_U2 — по аналогии с каскадом ОК:

(3.67)

Рис. 3.23

или с учетом (3.65)

(3.68)

т.е. определяется отношением сопротивлений в цепи коллектора и эмиттера транзистора:

. (3.69)

3.8. Эквивалентные схемы полевых транзисторов

Полевой транзистор с р-n-переходом. Строгая эквивалентная схема полевого с управляемым p-n-переходом (ПТ) предполагает использование модели с распределенными параметрами. Это объясняется тем, что области затвора и канала предстваляют распределенную RC-цепь. Расчеты, связанные с такой моделью, получаются сложными, и поэтому в инженерной практике используют эквивалентную схему с сосредоточенными параметрами. Исходный вариант указанной схемы показан на рис. 3.24.

Рис. 3.24

Здесь S(w) — крутизна ПТ, зависящая от частоты; С_зи и С_зс, R_зи, R_зс — соответственно емкости и сопротивления обратно смещенного p-n-перехода; r_с, r_u обусловлены омическим сопротивлением областей стока и истока; r_зи, r_зс — омические сопротивления области затвора; r_си — дифференциальное сопротивление канала (внутреннее сопротивление). Сопротивления R_зи, r_зc имеют величины порядка 10⁸...10¹⁰ Ом, и учитывать их целесообразно только при применении ПТ в схемах электрометрии. Влияние сопротивлений r_зи, r_зс незначительно вплоть до предельной частоты генерации Пт (их величина не превышает 10...20 Ом). Для современных Пт граничная частота крутизны превышает частоту генерации транзистора в 2,5 раз. Поэтому в типовом диапазоне использования ПТ зависимость крутизны от частоты может не учитываться. Анализ показывает, что влиянием сопротивления r_u на усилительные и частотные свойства ПТ в рабочем диапазоне частот можно пренебречь. С учетом сделанных замечаний упрощенная схема ПТ показана на рис. 3.25.

Рис. 3.25

Она вполне пригодна для инженерных расчетов и получила наибольшее распространение у разработчиков аппаратуры. В данной схеме S — реальная крутизна ПТ, измеренная в статическом режиме.

МДП-транзистор. В одном из вариантов эквивалентной схемы МДП-транзистора (рис. 3.28) влияние подложки отражено генератором тока S_n(w)U_пи, где U_пи — напряжение подложка-исток; S_n(w) — крутизна по подложке.

Рис. 3.26

Для случая, когда подложка соединена с истоком, генератор S_n(w)U_пи из эквивалентной схемы исключается.

Области стока и истока отделены от подложки p-n-переходами, что на схеме рис. 3.26 отображено с помощью сопротивлений и емкостей R_пс, C_пс, R_пи, С_пи. В типичных случаях емкости затвор-сток С_зс и затвор-исток С_зи меньше емкостей p-n-переходов С_пс, С_пи. Сопротивления R_зи, R_зс в эквивалентной схеме учитывают сопротивление диэлектрика в области затвора. Входное сопротивление прибора со стороны затвора не менее 10¹⁴ Ом, поэтому из схемы его можно исключить.

Рис. 3.27

Упрощенная эквивалентная схема МДП-транзистора с соединенной с истоком подложкой, используемая в типовых инженерных расчетах усилителей, показана на рис. 3.27. Крутизна по затвору в этой схеме предполагается на зависящей от частоты. В схеме отсутствует R_пс, которое во много раз больше сопротивления r_си и его шкнтирующее действие пренебрежительно мало, она аналогична рис. 3.25.