Материал: 832

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

85

Наличие разделительного (С1) и блокировочного (СЭ) конденсаторов приводит к спаду вершины при усилении импульсных сигналов. Влияние же цепочки Rф, Cф проявляется в нарастании плоской части импульса.

Для импульсов заданной длительности tи условие компенсации искажений вершины импульса может быть записано в виде следующего выражения (должно выполняться условие ф tи):

tи tи tи ,

ф 1 Э

где

ф СфRф;

1 C1(Rс Rвх);

Э СЭ(rЭ R0).

86

8 УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ ПО СХЕМАМ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ И ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ

8.1 Каскад с общей базой

С использованием эмиттерной цепи стабилизации рабочей точки построим транзисторный усилительный каскад по схеме с общей базой (рис. 8.1). Входной сигнал подается через разделительный конденсатор С1 в цепь эмиттера транзистора. База по переменной составляющей заземлена с помощью блокировочного конденсатора СБ. Выходной сигнал снимается с коллектора. По-

ложительное

приращение

входного напряжения

вызывает

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уменьшение

тока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е

эмиттера

транзи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1

 

 

 

RК

C2

стора

и уменьше-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C1

 

 

 

 

 

ние

падения

на-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пряжения

на

кол-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VT1

 

 

 

 

 

 

лекторном

сопро-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rс

 

 

СБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RН

тивлении,

то

есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рост напряжения на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ес

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RЭ

 

 

 

 

 

 

выходе.

Следова-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тельно, каскад с ОБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

не инвертирует фа-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8.1 Схема каскада с ОБ

зу сигнала при уси-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лении.

 

 

 

 

 

 

Выбор рабочей точки и расчет резисторов можно выполнить

по методике, изложенной для схемы рис. 6.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

Приближенная эквивалентная схема для анализа каскада в

области средних частот приведена на рис. 8.2 (закорачиваем все конденсаторы и источник питания Е, так как их сопротивление в рабочем диапазоне частот близко к нулю). Для физической экви-

валентной схемы предполагается,

что rК . Это допустимо при

условии: rК R~ RК

 

 

 

RН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Входное сопротивление транзистора определяется соотно-

шением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

Uвх

 

rЭiЭ rБiБ

r

rБ

h

.

 

i 1

 

вх

i

 

 

Э

1 11Б

 

 

Э

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

87

 

 

iЭ

rЭ

h21Б iЭ

 

 

 

 

iБ

 

Rс

RЭ

 

 

Uвх

rБ

R~

 

 

 

Uвых

Ес

 

 

 

Рис. 8.2 Эквивалентная схема каскада с ОБ для области средних частот

Входное сопротивление каскада Rвх RЭ rвх. Оно значи-

тельно меньше (десятки ом), чем в схеме с ОЭ. Каскад не усиливает сигнал по току

K

I

 

Iн

 

 

1

h

 

1

.

 

1 rвх R

 

 

 

Iвх

21Б

 

1 Rн

 

 

 

 

 

 

Э

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

U

вых

 

 

h21БR~

 

Коэффициент усиления по напряжению K0

 

 

 

 

 

.

 

Uвх

h11Б

 

 

 

 

Он такого же порядка как в схеме с ОЭ (десятки ÷ сотни).

 

 

Выходное сопротивление каскада Rвых RК ,

т.к.

выходное

сопротивление транзистора по схеме с ОБ равно rК .

 

 

 

Эквивалентная постоянная времени каскада в области верх-

них частот

может

быть определена по

выражению

В (СК

Сн)R~.

Она значительно меньше,

чем в схеме с

ОЭ. Поэтому каскад с ОБ относится к широкополосным усилительным каскадам.

8.2 Каскад с общим коллектором

На рис. 8.3 приведен вариант построения усилителя по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель). При работе в режиме малого сигнала можно выбрать в точке покоя IЭ = I0 = =(0,5 1) мА, UКЭ = U0 = E/2, ток делителя Iд = 10IБ = 10I0 и

рассчитать сопротивления резисторов по формулам:

 

 

 

 

 

 

88

 

 

 

 

R

E U0

U

0

U

ЭБ ; R2

E

 

 

 

; R1

 

R1.

 

 

 

Э

I0

 

 

Iд

 

Iд

 

 

 

 

 

 

 

 

В данном каскаде

 

 

 

 

 

сопротивления

выход-

 

 

 

R1

Е

ной цепи по постоян-

 

 

 

 

ному

и

переменному

 

 

C1

 

C2

току определяются со-

 

 

 

 

VT1

отношениями:

 

 

 

 

 

 

Rс

 

 

 

 

R RЭ, R~ RЭ RН .

 

 

 

RН

 

 

 

R2

 

Коллектор

тран-

Ес

 

 

 

 

 

 

RЭ

зистора

по

перемен-

 

 

 

 

 

ному

току

заземлен

 

 

 

 

 

(внутреннее сопротив-

 

 

Рис. 8.3 Схема каскада с ОК

ление источника пита-

 

 

 

 

 

 

 

ния Е близко к нулю).

 

 

 

 

 

Входной сигнал через разделительный конденсатор С1 подается в

цепь базы транзистора VT1, а выходной – снимается с эмиттера. В

каскаде действует стопроцентная последовательная ООС по на-

пряжению, в результате которой к участку база-эмиттер транзисто-

ра прикладывается разность входногои выходного напряжений.

 

Эквивалентная схема каскада для средних частот приведена

на рис. 8.4. Транзистор заменен приближенной Т-образной схе-

мой замещения. Введено обозначение RБ R1

R2.

 

Входное сопротивление со стороны базы VT1

r

 

Uвх

 

iБrБ

iЭ(rЭ

R~)

r

(r

R

)(1 h

) h

11Э

R

(1 h

).

 

 

i

 

вх

 

i

 

Б

Э

~

21Э

 

~

21Э

 

 

 

Б

Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iБ

h21Э iБ

 

rБ

 

 

iЭ

Rс

RБ

rЭ

Uвх

 

 

 

Uвых

Ес

 

R~

 

 

Рис. 8.4 Приближенная эквивалентная схема каскада с ОК для средних частот

89

Входное сопротивление каскада Rвх RБ rвх. Оно обычно значительно больше (в десятки ÷ сотни раз), чем в схеме с ОЭ.

Коэффициент усиления по напряжению

 

 

U

вых

 

i R

~

 

(1 h21Э)R~

 

K

 

 

Э

 

 

1.

 

 

 

 

h11Э (1 h21Э)R~

 

Uвх

iБrвх

 

Выходное напряжение практически повторяет входное и по величине (K = 0,8 0,95) и по фазе, вследствие чего каскад с ОК называют эмиттерным повторителем.

Каскад обеспечивает значительное усиление по току

K

I

 

Iн

 

 

1

(1 h

)

 

1

.

 

1 rвх R

 

 

 

Iвх

21Э

 

1 Rн

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Э

Выходное сопротивление каскада мало (десятки ом):

 

 

 

 

rБ RБ

 

Rс

 

 

Rс

 

 

 

RБ h11Э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R R

 

r

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вых Э

 

 

Э

1 h21Э

 

 

1 h21Э

 

 

 

 

 

 

Эквивалентная постоянная времени каскада в области верхних частот

 

В

 

 

 

 

, где

Э

 

 

rБ Rс

 

 

 

RБ

 

.

 

 

 

 

1

Э

R r r R

 

R

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

 

~

Б Э

 

с

 

 

Обычно В (2 3) .

Каскад с ОК не дает усиления по напряжению, усиливает сигнал по току, отличается большим входным и малым выходным сопротивлением. За счет глубокой ООС по сравнению с каскадом по схеме с ОЭ имеет более широкую полосу пропускания. Чаще всего применяется как согласующий каскад при работе с высокоомным источником сигнала или с низкоомной нагрузкой.

Для повышения входного сопротивления в схеме эмиттерного повторителя, приведенной на рис. 8.5, транзисторы VT1 и VT2 включены по схеме Дарлингтона, а также используется положительная обратная связь с помощью конденсатора C3.

Коэффициент усиления по току эквивалентного составного транзистора (составленного из транзисторов VT1 и VT2) равен произведению коэффициентов усиления тока базы каждым транзистором