Урс на полевых и биполярных транзисторах
После анализа электрических параметров в общем виде осталось привести принципиальные электрические схемы типовых УРС. На рис.5.12 приведена схема УРС с параллельным способом подачи питания на полевом транзисторе, включенном по схеме с общим истоком. Элементы Lк и Cк выполняют функции входной и выходной согласующих цепей, Rи – резистор автоматического смещения, Си – конденсатор, устраняющий местную обратную связь по переменному току, RфCф – фильтр напряжения источника питания, Сp1 и Cp2 – разделительные конденсаторы, Rc – резистор, через который осуществляется подача питания на сток. Входная согласующая цепь имеет автотрансформаторное подключение к источнику сигнала и полное подключение к входу полевого транзистора, имеющего большое входное сопротивление. Выходная согласующая цепь имеет автотрансформаторное подключение и к цепи стока, и к цепи нагрузки.
Рис.5.12. Схема УРС с параллельным питанием.
На рис.5.13 приведена схема УРС с последовательным способом подачи питания на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером. Элементы Lк и Cк -входная и выходная согласующие цепи, Rэ – резистор автоматического смещения, Сэ – конденсатор, устраняющий местную обратную связь по переменному току, RфCф – фильтр напряжения источника питания, Сp1 и Cp2 – разделительные конденсаторы, Rб1 и Rб2 – делитель напряжения, осуществляющий подачу необходимого напряжения на базу транзистора, Сб – блокировочный конденсатор, обеспечивающий к общему проводу нижнего вывода колебательного контура. Такая схема подачи смещения на базу устраняет шунтирование входного колебательного контура базовым делителем. Входная и выходная согласующие цепи имеют автотрансформаторное подключение к источнику сигнала и к цепи нагрузки.
Рис.5.13. Схема УРС с последовательным питанием.
Рис.5.14. УРС с общей базой
На рис.5.14 приведена схема УРС с последовательным способом подачи питания на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общей базой. Назначение элементов данной схемы по сравнению с предыдущей схемой не изменилось.
Определим внутренние параметры усилительного элемента, включенного по схеме с общей базой в случае биполярного транзистора или с общим затвором в случае полевого транзистора.
Рассмотрим плавающую матрицу четырехполюсника, у которого ни один из выводов к общему проводу не подключен:
Так как реальные усилительные элементы имеют три электрода, то необходимо просуммировать элементы третьего и четвертого столбца и третьей и четвертой строки. Для биполярного транзистора получим следующую матрицу:
.
(5.22)
Полученная матрица позволяет определить внутренние параметры усилительного элемента в любой схеме включения. Например, для схемы с общей базой необходимо заземлить базу. Это означает вычеркивание столбца и строки, обозначенных буквой “б” (база):
,
откуда следует, что
,
,
,
.
Запас устойчивости такого УРС определяется в соответствии с выражением
При согласовании на входе по мощности получаем
,
откуда
.
(5.23)
Для схемы с общим эмиттером аналогичные манипуляции дают следующий результат:
.
(5.24)
Из сравнения (5.23) и (5.24) видно, что схема с общей базой (или с общим затвором) обеспечивает большее значение устойчивого коэффициента усиления, чем схема с общим эмиттером (или с общим истоком).