Учебное пособие: Специальные схемы усилительных каскадов

Если подать сигнал на вход 2, то транзистор VT2 является усилительным элементом в схеме ОК, транзистор VT1 - его динамическая нагрузка с высоким сопротивлением по переменному току (со стороны коллектора). Коэффициент усиления K=1. При подаче сигнала на вход 1 транзистор VT1 - усилительный элемент в схеме ОЭ, а его нагрузка – транзистор VT2 со стороны эмиттера, имеющий низкое входное сопротивление, поэтому коэффициент усиления K=1. Тем не менее, при соответствующем дополнении такая схема представляет интерес, приводя к каскадной схеме, обладающей особыми свойствами.

3. Каскадные усилители

За основу каскадного усилителя выбирается схема каскада с динамической нагрузкой с общим коллектором на n-p-n транзисторах. При этом в коллекторную цепь добавляется резистор R_н , с которого снимается сигнал. Полученная схема называется каскадной.

Каскадная схема представляет собой соединение транзисторов, включенных с общим эмиттером (VT1) и общей базой (VT2). Питание транзисторов – последовательное, нагрузка включена в коллекторную цепь транзистора VT2.

Схему можно упростить, уменьшив число резисторов. Если использовать биполярное питание, число резисторов можно еще уменьшить.

Входное сопротивление транзистора VT2, включенного по схеме с общей базой, равно 1/S2. Это сопротивление является нагрузкой транзистора VT1. Тогда его коэффициент усиления K1=S1/S2, если S1=S2, то K1=1. Общее усиление

,

т. е., как у обычного каскада.

Каскадная схема представляет собой соединение транзисторов, включенных с общим эмиттером (VT1) и общей базой (VT2). Сопротивление R2 соединяет транзисторы с источником питания. Сопротивление R1 и стабилитрон VD задают смещение на базе транзистора VT2.

Рассмотрим свойства каскадного соединения.

1)В схеме с общим эмиттером присутствует эффект Миллера, то есть входная емкость

,

так как K>>1, входная емкость – величина большая, что снижает частоту полюса входной цепи . В каскодной схеме K=K1=1,

,

т. е. входная емкость существенно меньше.

2)Входное сопротивление каскодной схемы не зависит от параметров выходной цепи, т. е. присутствует развязка по входу и выходу.

3)Транзистор VT2 работает в режиме управления током транзистора VT1.

4)Так как транзистор VT2 включен по схеме с общей базой, его граничная частота

,

т. е. наличие второго транзистора не вносит искажения на высоких частотах.

Каскадная схема используется в дифференциальных каскадах. Если эмиттерных резисторов нет (Rэ=0), то коэффициент усиленияK=SRн. В противном случае

.

Как обычно, каскадная схема представляет собой соединение транзисторов, включенных с общим эмиттером (VT1,VT3) и общей базой (VT2,VT4). Дроссели L и резисторы Rэ представляют собой элементы коррекции.

4. Многокаскадные усилители. Амплитудно-частотные характеристики многокаскадных усилителей

На практике применяются многокаскадные усилители. Для многокаскадного усилителя комплексный коэффициент усиления (передачи) равен произведению комплексных коэффициентов передачи отдельных каскадов:

Аналогично коэффициент усиления или ; фазочастотные характеристики также суммируются:

Рассмотрим область верхних частот. Нормированный коэффициент передачи некорректированного резисторного каскада

,

где . Для двух каскадов АЧХ перемножаются.