Учебное пособие: Специальные схемы усилительных каскадов

2) Составной транзистор p-n-p типа.

Входное сопротивление составного транзистора определяется входным сопротивлением первого транзистора: .

Выходная проводимость определяется выходной проводимостью второго транзистора: .

Усиление по току

, , .

Со стороны входа данный составной транзистор представляет собой p-n-p транзистор.

Рассмотрим несколько примеров применения составных транзисторов.

Входной ток транзистора VT2 представляет собой эмиттерный ток транзистора VT1, который достаточно мал. Входной ток транзистора VT1 - величина еще меньшая, т. е. транзистор VT1 работает в «голодном» режиме. «Голодный» режим первого транзистора заметно уменьшает его коэффициент усиления тока и в целом коэффициент усиления составного транзистора (). Это одна из причин нецелесообразности применения большого числа транзисторов (более двух) по составной схеме.

Это явление можно ослабить или нейтрализовать, подключив дополнительный резистор R. При этом эмиттерный ток первого транзистора не ограничивается током базы второго транзистора, а коэффициент усиления тока первого транзистора увеличивается.

Для нормального режима питания первых транзисторов по постоянному току включаются резисторы R. Схемы повышают входное сопротивление, особенно в случае, если транзисторы VT1 заменить на полевые.

Составные транзисторы применяются:

1. В мощных оконечных безтрансформаторных каскадах.

2. В интегральных микросхемах, где два транзистора удается выполнить без увеличения площади кристалла, в объеме одного транзистора.

Применение составных транзисторов в интегральных усилительных каскадах связано с особенностями интегральной технологии – n-p-n транзисторы достаточно просто формируются в одной изолированной области. Кроме того,

невозможно изготовить интегральные p-n-p транзисторы с высокими параметрами без усложнения технологического процесса. Сочетание интегральных p-n-p транзисторов с невысокими техническими параметрами с интегральными n-p-n транзисторами позволяет получить составные p-n-p транзисторы с достаточно высокими показателями.

2. Усилительные каскады с динамическими нагрузками

Коэффициент усиления K=SRн. Чтобы увеличить коэффициент усиления, необходимо увеличивать Rн. В интегральном исполнении это приводит к большой площади на кристалле, что потребует увеличения его размера и, следовательно, стоимости микросхемы.

Если в схеме ОЭ вместо резисторной нагрузки включить транзистор другого типа проводимости, то получим простейший каскад с динамической нагрузкой.

Транзисторы включены последовательно по постоянному току, поэтому . Практически оба транзистора представляют собой генераторы стабильного тока. Если транзистор VT2 представляет собой генератор стабильного тока, то транзистор VT1 является токоотводом, и наоборот. Транзистора соединены коллекторными выводами. При этом сопротивления транзисторов постоянному току небольшие, а переменному на несколько порядков выше.

Рассмотрим вначале эмиттерную цепь. Сопротивление по постоянному току

.

По переменному току – динамическое сопротивление

.

Очевидно, что , т. е. Сопротивление переменному току со стороны эмиттерного вывода меньше сопротивления постоянному току.

Рассмотрим коллекторную цепь. Сопротивление по постоянному току

.

Динамическое сопротивление по переменному току

Как видно из рисунка, , поэтому . Следовательно, динамическая нагрузка с большим сопротивление может быть получена только в том случае, когда в качестве нагрузки используется выходное сопротивление транзистора со стороны коллектора. Коллекторная цепь каждого транзистора – динамическая нагрузка для другого транзистора, схема является симметричной. В качестве усилительного элемента и динамической нагрузки выбираются комплементарные пары транзисторов p-n-p и n-p-n типов. Если на один вход подать напряжение сигнала, которое необходимо усилить, а на другой вход – только постоянное напряжение с помощью делителя, то первый транзистор будет выполнять функцию усилительного элемента УЭ, а его нагрузкой будет выходное сопротивление другого транзистора. Иногда динамическая нагрузка может быть и управляемой. При этом входы можно поменять, поменяются УЭ и динамическая нагрузка. Если параметры транзисторов комплементарной пары (ОЭ) отличаются незначительно, то коэффициент усиления, входное и выходное сопротивление каскада ОЭ с динамической нагрузкой практически не изменяются при подаче усиливаемого сигнала на входы 1 или 2. Отличие входов состоит в различном постоянном потенциале (разница в сумме ).