21.Классификация характеристики каскадов по признаку общего электрода транзистора. Определение общего электрода, схема каскадов с различными оэ.

В рассмотренных ранее усилительных каскадах в качестве общего использовался второй электрод транзистора – эмиттер или исток. Однако это необязательно. Функцию общего может выполнять любой электрод транзистора. При этом из двух оставшихся один будет входным, а другой – выходным.

До сих пор общий электрод транзистора соединялся с общим проводом непосредственно. Однако в общем случае это не так и понятие общего электрода требует уточнения.

В усилительных каскадах усиливаемый сигнал поступает на входной электрод, а усиленный снимается с выходного. На этих электродах обязательно присутствует изменяющееся во времени сигнальное напряжение. Если на оставшемся электроде напряжение остается неизменным, то он является общим. Обратимся к схеме усилительного каскада, показанной на рис.6.3в. Входным электродом транзистора является затвор, выходным – сток. Исток является общим электродом. Но непосредственного соединения его с общим проводом нет. Однако он исток соединен с общим проводом через блокировочный конденсатор С₂ большой емкости. Этот конденсатор удерживает напряжение на истоке почти неизменным при усилении сигнала.

Н а рис.7.1 показаны схемы усилительного каскада с биполярным транзистором и различными общими электродами. На первой схеме эмиттер транзистора непосредственно соединен с общим проводом и определение общего электрода очевидно. Во второй схеме входным электродом является база, выходным – эмиттер. Коллектор соединен с клеммой +Еп, напряжение на которой неизменно. Следовательно, общим электродом является коллектор. В третей схеме база транзистора с помощью блокировочного конденсатора С1 соединяется с общим проводом. Данный конденсатор поддерживает неизменным напряжение на базе, которая и является общим электродом.

22.Рабочие характеристики каскадов с различными оэ. Метод вычислений рабочих характеристик, определение диф. Проводимостей транзистора при разных оэ с помощью матрицы с неопределенным оэ.

Рабочие характеристики при общем эмиттере (истоке) определяются формулами (6.14, 6.15, 6.17, 6.18). Вычислим рабочие характеристики линейных усилительных каскадов, в которых транзистор включен с общей базой (ОБ) (общим затвором – ОИ) и с общим коллектором (ОК) (общим стоком – ОС). Для упрощения получающихся формул можно учесть, что наибольшая из дифференциальных проводимостей транзистора с общим эмиттером – g₃₁, как минимум, на два порядка больше всех остальных. Поэтому в суммах дифференциальных проводимостей, содержащих g₃₁, остальными слагаемыми можно пренебрегать.

Общая база (затвор). Матрица дифференциальных проводимостей транзистора для ОБ (ОЗ) получается вычеркиванием из (7.5) первой строки и первого столбца:

G_об= (7.6)

Теперь используем полученные дифференциальные проводимости для вычисления рабочих характеристик. В формулах (6.14, 6.15, 6.17, 6.18) заменим g11→g11+g13+g31+g33, g31→-g31-g33, g13→-g13-g33, g33→g33. В результате получим

(7.7)

Общий коллектор (общий сток). Найдем матрицу дифференциальных проводимостей транзистора при ОК (С). Для этого из неопределенной матрицы (7.5) вычеркнем третий столбец и третью строку.

G_ок= (7.8)

Элементы полученной матрицы подставим в формулы (6.14, 6.15, 6.17, 6.18). В результате получим:

(7.9)

Сравним между собой рабочие характеристики усилительных каскадов при различных общих электродах транзистора. Для этого перенесем формулы рабочих характеристик в таблицу 7.1.

Наибольшими усилительными способностями обладает каскад с общим эмиттером (общим истоком). Оба коэффициента усиления k_u, k_i по модулю боле единицы. Говорят, что данный каскад обладает усилением и по напряжению и по току. В виду того, что ku, ki отрицательны, каскад с ОЭ (ОИ) инвертирует сигнал. Если одновременно снимать сигнальные осциллограммы входного и выходного сигналов, они будут противоположны (в случае синусоид – противофазны.

Табл. 7.1. Рабочие характеристики усилительных каскадов при включении транзистора с различными общими элетродами.

Параметр	ОЭ (ОИ)	ОБ (ОЗ)	ОК (ОС)
ku	, |ku|>1	, |ku|>1	, |ku|<1
gвх
ki	, |ki|>1	, |ki|<1
gвых

Каскад с общей базой (общим затвором) по модулю ku, практически, такой же как каскад с ОЭ (ОИ). Однако, в отличие от последнего каскад с ОБ (ОЗ) не инвертирует сигнал (ku – положителен). Входная проводимость каскада с ОБ очень велика, следовательно, входное сопротивление r_вх=1/g_вх – мало. Если внутреннее сопротивление источника усиливаемого сигнала также мало, составляет десятки – сотни Ом, он хорошо согласуется с каскадом ОБ (ОИ). Модуль ki у каскада с ОБ (ОИ) меньше единицы. Вместо усиления по току имеет место ослабление.

Усилительный каскад с общим коллектором (общим стоком) не имеет усиления по амплитуде напряжения |ku|<1. Однако, на практике ku≈1, в связи с чем такой каскад назвают эмиттерным (истоковым) повторителем сигнального напряжения. Входная проводимость каскада с ОК (ОС) весьма мала, входное сопротивление – велико. Благодаря этому, амплитуда тока, потребляемого от источника усиливаемого сигнала мала, а амплитуда тока, отдаваемого Rн, значительно больше. Каскад обладает большим коэффициентом усиления тока ki>>1. Выходная проводимость каскада с ОК (ОС) велика, выходное сопротивление мало.

О собенности рабочих характеристик усилительных каскадов с различными общими электродами транзисторов позволяю комбинировать их при построении многокакадных усилителей с заданными свойствами. Например усилитель Y-канала осциллографа должен иметь входное сопротивление не менее 1 Мом, коэффициент усиления амплитуды напряжения |ku|≈100 и выходное сопротивление – не более 500 Ом. Для достижения данных характеристик данный усилитель имеет три каскада. Первый каскад – истоковый повторитель (каскад с ОИ), обладающий большим входным сопротивлением, второй каскад с ОЭ создает необходимое усиление амплитуды сигнального напряжения, третий каскад – эмиттерный повторитель, обладающий малым выходным сопротивлением. Схема усилителя показана на рис.7.2. Первый каскад – истоковый повторитель имеет атоматическое смещение рабочей точки. Остальные два каскада используют в качестве напряжения смещения постоянные составляющие выходных напряжений предыдущих каскадов.