Материал: Попов Э.Г. Основы аналоговой техники. Учеб. пособие для студ. радиотехнических спец

Входное сопротивление транзистора может быть увеличено за счет использования транзисторов с повышенным коэффициентом усиления по току (транзисторов супер-β) или составных транзисторов. У современных транзисторов коэффициент усиления по току может достигать значения в несколько тысяч раз. При таком коэффициенте очень сильно растет вклад сопротивления нагрузки в величину входного сопротивления транзистора. Для схемы (см. рис. 4.34, а), согласно (3.28), входное сопротивление транзистора может равняться нескольким МОмам. Используя в эмиттерном повторителе составные транзисторы, входное сопротивление активной части схемы можно поднять до величины в несколько десятков МОм. Для схемы (рис. 4.34, б) входное сопротивление определяется выражением

Дальнейшее увеличение входного сопротивления эмиттерного повторителя ограничивается величиной параллельного соединения сопротивлений базового делителя R1 и R2 (см. рис. 4.34, а). Эти сопротивления предназначены для задания рабочей точки и ее температурной стабилизации. Пропорциональное увеличение обоих сопротивлений ведет к ухудшению условий действия отрицательной обратной связи по постоянному току и соответственно к снижению термостабильности рабочей точки.

Схема, представленная на рис. 4.34, в, в значительной мере устраняет этот недостаток. Базовый делитель R1 и R2 в этом каскаде подключается к базе транзистора через сравнительно небольшое сопротивление R3. С помощью этого сопротивления и конденсатора C2 в каскаде создается положительная параллельная обратная связь, существенно повышающая его входное сопротивление. Увеличение входного сопротивления этой схемы можно объяснить следующим образом. В случае введения в схему только одного сопротивления R3 ток сигнала, протекающий по нему, будет равен

182

Включение в схему конденсатора C2 соединяет нижний вывод сопротивления R3 с выходным напряжением. Теперь на R3 действует разность потенциалов U1 - U2. При этом следует отметить, что благодаря свойствам эмиттерного повторителя напряжения U1 и U2 имеют одинаковые фазы и почти равные амплитуды. Часть тока сигнала, ответвляющаяся в цепь базового делителя, будет равна

где К – коэффициент передачи эмиттерного повторителя.

Отношение тока (4.92) к току (4.93) показывает, во сколько раз уменьшился ток сигнала, ответвляющийся в резистор R3, после подключения конденсатора C2 (соответственно увеличилось и эквивалентное сопротивление, вклю-

При значениях К, стремящихся к единице, величина отношения (4.94) получается очень большой (разность U1 - U2 стремится к нулю), т.е. переменный ток, протекающий через R3 , становится незначительным. Благодаря выравниванию переменных потенциалов на концах резистора R3 базовый делитель оказывается отключенным по переменной составляющей от входной цепи каскада и не оказывает шунтирующего действия на его входное сопротивление. Введение обратной связи с помощью R3 и С2 (рис. 4.34, в) позволяет получить входное сопротивление каскада, практически равное входному сопротивлению составного транзистора VT1, VT2 (4.91).

Сопротивление нагрузки RН (параллельное соединение R3 и R4 в схеме на рис. 4.34, а) существенно влияет на коэффициент передачи эмиттерного повторителя. Действительно:

183

где UБЭ - напряжение на переходе база-эмиттер; у21 - крутизна транзистора.

Как следует из (4.84), коэффициент передачи повторителя растет и стремится к единице при увеличении крутизны и сопротивления нагрузки. Крутизна транзистора зависит от тока в рабочей точке и заметно растет с его увеличением. Обычное увеличение сопротивления R3 не может дать заметных результатов и оправдано только в случае большого сопротивления собственно нагрузки (R4). С его увеличением растет общее сопротивление нагрузки и соответственно коэффициент передачи. Но с ростом сопротивления R3 увеличивается падение напряжения на нем и ухудшаются условия питания коллектора. Схема, использующая в качестве нагрузки генератор тока (рис. 4.34, г), свободна от этого недостатка. На этой схеме транзистор VT2, обладающий большим внутренним сопротивлением со стороны коллектора, используется как генератор тока, включенный в цепь эмиттера транзистора VT1. Очень часто, особенно в каскадах в интегральном исполнении, транзистор VT2 заменяется генератором стабильного тока ГСТ. Использование генераторов тока в качестве нагрузки позволяет приблизить коэффициент передачи к единице и значительно повысить входное сопротивление.

4.6.4.Дифференциальный каскад

Дифференциальный каскад (рис. 4.35) находит очень широкое применение в аналоговых устройствах. Этот каскад является одной из основных схем для построения усилителей постоянного тока, он присутствует практически во всех без исключения операционных усилителях, а также может использоваться в виде отдельного самостоятельного каскада усиления переменного тока.

184