Выбор усилительных элементов и способов включения

 

Для оценки частотных свойств транзистора вводится понятие частоты единичного усиления f_т, соответствующей частоте, на кото­рой коэффициент усиления по току равен единице. Граничную частоту можно рассматривать, как площадь усиления П=К_ср·f_т.

Рассмотрим влияние внутренних ёмкостей транзистора и ёмкос­ти монтажа на коэффициент усиления. Паразитные ёмкости в схеме ( рисунок 1.71 ) создают с сопротивлением источника сигнала фильтры нижних частот, что приводит к потере части сигнала на конденсаторах и спаду частотной характеристики.

 

 

Рисунок 1.71- Схема резисторного каскада с внутренними ёмкостями транзистора

На рисунке 1.71 видно, что ёмкость С_бэ и сопротивление источника сигнала R_ист образуют фильтр нижних частот на входе;
158

 

ёмкость С_кэ, монтажная ёмкость С_м и ёмкость нагрузки С_н совместно с

R'_h=R_h|| R_k создают фильтр нижних частот на выходе усилителя. Ёмкость С_бк не подключена непосредственно к "земле". Общая ёмкость С'_бк усилительного каскада определяется по формуле

С'_бк=С_бк·(1+К_uоэ). ( 1.78 )

 

Увеличение ёмкости перехода коллектор-база называется эффектом Миллера.Существует несколько способов подавления эффекта Миллера. Одним из таких способов является применение каскодных схем.

Каскодной схемой, или просто каскодом, называется усилитель­ный каскад на транзисторе ОЭ, в цепь коллектора которого в ка­честве нагрузки включён транзистор ОБ с таким же типом электропроводности (рисунок 1.72).

 

Рисунок 1.72- Принципиальная схема каскодного выходного каскада

широкополосного усилителя

По постоянному, току транзисторы VT₁ и VT₂ включены после­довательно. Исходный режим транзистора VT₁ и VT₂ создаётся делителем R₁...R₄. По переменному току потенциал базы равен потен­циалу общего провода "земля".

Входной сигнал усиливается и поварачивается по фазе транзисто­ром VT₁ . С его коллектора усиленный сигнал поступает на эмиттер транзистора VT₂, усиливается им, по фазе не переворачивается. Выходной сигнал, снимаемый с коллектора транзистора VT₂, оказывает­ся в противофазе с выходным. Коэффициент усиления больше, чем в одном каскаде ОЭ, так как по величине соответствует коэффициен­ту усиления двухкаскадного усилителя на транзисторе ОЭ и ОБ.

Однако очень большого усиления напряжения такая схема на транзисторах не дает ввиду того, что входное сопротивление тран­зистора VT₂

 

в схеме ОБ мало и шунтирует выходную цепь ведущего транзистора VT₁, уменьшая его коэффициент усиления К_uоэ. Устранение эффекта Миллера достигается получением K_uvт1=l. Для лучшего согласования можно уменьшить выходное сопротивление первого транзистора включением резистора R₇.

Усиление по мощности получается больше, чем в схеме с об­щим эмиттером, так как первый транзистора VT₁, работающий на малое входное сопротивление следующего, имеет большой коэффи­циент усиления тока

( практически равный h_21э), а второй транзистор VT₂ - большой коэффициент усиления напряжения.

Входное сопротивление каскада определяется входным сопротив­лением первого транзистора, а оно при работе на малое сопротивле­ние R_вх2 в схеме ОЭ практически не зависит от сопротивления наг­рузки. Это позволяет применять в случае каскодную схему в случае работы на изменяющееся сопротивление нагрузки R_h.

Каскодная схема имеет широкую полосу пропускания частот, так как практически не дает спада в области верхних частот. Это объясняется тем, что у первого транзистора, работающего на малое сопро­тивление входа VT₂, входная ёмкость очень невелика, а у второго в схеме ОБ ёмкость коллекторного перехода практически не влияет на входную ёмкость.

При использовании непосредственных связей исключается также частотные искажения в области нижних частот.

Использование каскодных схем позволяет получить большое вы­ходное напряжение, которое ограничивается допустимым напряжением транзистора VT₂, включенного по схеме ОБ. Значение U_бкmах в 1,5...2 раза выше, чем в схеме с ОЭ.

Недостаток схемы - большое выходное сопротивление, определя­емо выходным сопротивлением транзистора VT₂ (ОБ). Поэтому схема находит применение в широкополосных усилителях, работающих на высокоомную нагрузку (например, отклоняющие пластины элек­тронно-лучевой трубки осциллографа ).