1.9 Багатотранзисторні конфігурації підсилювальних каскадів

Схемна організація аналогових трактів і мікросхем часто базується на застосуванні схемних побудов, які мають в своїй основі типову структуру, що включає декілька транзисторів. До конфігурації цього виду відноситься каскодне з'єднання, схеми на емітерно-зв'язаних транзисторах та схема Дарлінгтона.

1.9.1 Каскодна схема

Розглянемо властивості цього з'єднання (рисунок 1.32) за постійним та змінним струмах. При організації роботи цього з'єднання на постійному струмі застосована схема послідовного живлення каскадів. Вихідні кола каскадів при схемі послідовного живлення утворюють спільно з джерелом напруги живлення єдине послідовне коло, внаслідок чого через обидва транзистора протікають практично однакові колекторно-емітерні струми, . Значення цих струмів задає каскад зі СЕ, зібраний на транзисторі . У створенні струмозадаючої різниці потенціалів бере участь резистор , при цьому . Різниця потенціалів на резисторі визначає значення напруги колектор-емітер в каскаді СЕ, а на резисторі - напруга джерела живлення для схеми зі СБ.

Рисунок 1.32 – Каскодна схема

Як навантаження каскаду СЕ виступає вхідна провідність схеми СБ. Вхідна провідність схеми зі СБ велика, в результаті чого каскад і СЕ в каскодному з'єднанні не може підсилювати за напруою ( ), що істотно знижує прояв ефекту Міллера. Загальне підсилення, яке забезпечується каскодною схемою, .

Каскодне зєднання СЕ – СБ за підсилювальними властивостями відповідає одиночному каскаду зі СЕ, але в порівнянні з ним забезпечує підвищену стійкість роботи схеми при її роботі на підвищених частотах. Останнє пояснюється тим, що в каскодному з'єднанні вхідний каскад (каскад зі СЕ) працює при малому значенні коефіцієнта підсилення ( ) в результаті чого струм паразитного зворотного зв'язку через прохідну ємність транзистора має мале значення і ефект Міллера, незважаючи на істотне загальне підсилення в схемі, практично не виявляє свого впливу.

1.9.2 Схеми на емітерно-зв'язаних транзисторах

Широке поширення в аналогових схемах, виконаних як по інтегральній, так і по дискретній технології, знаходить схемне побудова рис. 1.33. Основною складовою частиною цієї схемної побудови є емітерно-зв'язана пара транзисторів і з ідентичними (узгодженими) характеристиками. На базі цієї конфігурації реалізуються не тільки схеми підсилення, але й пристрої перемножування сигналів, регулювання підсилення, функціонального перетворення. Ця конфігурація являється основною ланкою підсилювачів постійного струму. Розглянемо режим роботи цієї схеми за постійним струмом.

а) б)

Рисунок 1.33 – Схеми на емітерно-зв'язаних транзисторах

Типове її включення припускає використання двох різнополярних джерел напруги і і підключення базових виводів транзисторів за змінним струмом до точки нульового потенціалу (рисунок 1.33б). В силу симетрії схеми в колекторних колах транзисторів протікають однакові струми. При цьому

(1.61)

Як основне струмозадаюче джерело, що визначає струм і відповідно струми , виступає джерело , вихідна напруга якого виступає в ролі напруги _, в результаті чого

(1.62)

У ряді випадків умови роботи схеми відрізняються від типових. Часто базові виводи транзисторів і підключені до точок з ненульовим значенням постійних потенціалів, наприклад, до середньої точки резистивного подільника постійної напруги (рисунок 1.33б). Така ситуація часто зустрічається на практиці, коли розглянута схема живиться від одно полярного джерела живлення, а також в багато каскадних підсилювальних трактах, коли до їх складу входять кілька безпосередньо пов'язаних каскадів. У цих умовах особлива увага звертається на забезпечення симетрії схеми за постійним струмом, яка досягається суворим вирівнюванням струмозадаючих потенціалів і в точках підключення базових виводів транзисторів і , наприклад підбором опорів в резистивних подільниках, що живлять базові кола транзисторів. Необхідність виконання умови симетрії пов'язана з тим, що розглянута схема вельми чутлива до різниці потенціалів між базовими виводами транзисторів і , тобто до різниці потенціалів . Виникнення цієї різниці потенціалів хоча і не призводить до помітних змін струму , але викликає його перерозподіл між двома гілками схем. У результаті цього колекторно-емітерний струм одного транзистора збільшується, а іншого – зменшується. Поява різниці потенціалів між базами транзисторів у 70...80 мВ викликає практично повну асиметрію в роботі схеми зак постійним струмом, при якій один з транзисторів виявляється закритим, а інший – в стані насичення, внаслідок чого схема втрачає здатність підсилювати сигнали.