Каскад ои на полевом (униполярном) транзисторе
Полевой транзистор применяется в усилителях звуковых частот в основ-ном для реализации каскада с весьма высоким входным сопротивлением. При этом каскад имеет коэффициент усиления по напряжению Ku > 1 (практически порядка 8...10). В целях снижения шумов следует выбирать полевой транзистор с управляющим p-n переходом как имеющий малый коэффициент шума Fш.
Рис. 5. Каскад с ОИ на полевом транзисторе
Известно, что в таком транзисторе исходные напряжения питания стока и затвора должны быть противоположной полярности относительно истока. По-этому подача смещения на затвор наиболее просто осуществляется по схеме, изображённой на рис. 5.
Направление исходного тока Ic0 и полярности питающих напряжений, по-казанные на этой схеме, относятся к полевому транзистору с p-каналом.
Вследствие крайне малого тока затвора (он имеет порядок 10-8 А) падение напряжения на сопротивлении Rз, выбираемом в соответствии с требуемым входным сопротивлением каскада (его порядок 2...5 МОм), практически отсут-ствует, напряжение смещения затвора Uзи0 = Ic0Rз.
Задаваясь минимальным напряжением Ucи0, достаточным для работы тран-зистора в области линейных участков его проходных характеристик и принимая ток Ic0 = (0,5...1) мА, определяют из указанных характеристик необходимое на-пряжение смещения затвора Uзи0. При этом сопротивление в цепи истока
,
(39)
напряжение Uзи = (0,5...0,7) В, Ic0 0,5 мА,
сопротивление в цепи стока
, (40)
где Eк0 пр – общее напряжение питания каскада, Uси 0 = (3...5) В.
Коэффициент усиления каскада по напряжению в пределах рабочего диа-пазона частот
КuSRc~ , (41)
где S = (5…7) мА/В – статическая крутизна транзистора по току, а
,
где Rвх сл – входное сопротивление каскада, следующего за каскадом на поле-вом транзисторе (см. выражения 13 и 25).
В указанных частотных пределах входное сопротивление каскада Rвх = Rз, а его выходное сопротивление Rвых = Rс. При этом частотные искажения можно считать практически отсутствующими.
Температурная стабилизация вследствие относительно малой температур-ной зависимости тока Iс0, а также ввиду некритичности положения исходной рабочей точки в каскаде с малыми амплитудами напряжений и токов сигнала может не предусматриваться.
Дифференциальный каскад
В последнее время в качестве входного каскада усилителя широко приме-няется дифференциальный каскад, подавляющий синфазные шумы и помехи, а также обеспечивающий существенные преимущества при построении цепи об-щей ООС.
Схема дифференциального каскада приведена на рис. 6. В этой схеме на-пряжение сигнала подаётся на инвертирующий вход (транзистор VT1), а на-пряжение обратной связи – на неинвертирующий (транзистор VT2).
По цепи сигнала плечо дифференциального каскада на транзисторе VT1, работающем при включении ОЭ, изменяет фазу напряжения на . По цепи об-ратной связи сдвиг фаз отсутствует, так как транзистор VT2 используется при включении ОК, а транзистор VT1 – при включении ОБ.
Рис. 6. Дифференциальный каскад
Для эффективного подавления синфазных помех необходимо, чтобы вы-полнялось неравенство
.
В этом случае с достаточной точностью могут применяться такие прибли-жённые выражения:
входное сопротивление каскада по инвертирующему входу:
Rвх VT1 2Rвх оэ + Rдел ос ; (42)
коэффициент усиления по напряжению инвертирующего плеча
(43)
(коэффициент усиления этого плеча по отношению к петле общей ООС при оговорённом условии выбора Rэ можно считать также равным Ku VT1);
входное сопротивление каскада по инвертирующему входу:
Rвх VT2 2Rвх оэ + Rист ; (44)
коэффициент передачи по напряжению неинвертирующего плеча:
; (45)
входное сопротивление инвертирующего и неинвертирующего плеч с учё-том делителя
Rвх VT1=Rвх VT1||Rдел;Rвх VT2=Rвх VT2||Rдел. (46)
В выражениях (40) ... (43):
Rвх оэ = rб + rэ (0 +1), (47)
Rдел ос = Rдел || Rос , (48)
Rист = Rист || Rдел; Rдел = R1 || R2 (49)
Rк ~ определяется из выражения (23).
В приведённых выражениях параметры транзисторов VT1 и VT2 предпо-лагаются одинаковыми.
Выбор и расчёт режима транзисторов выполняется следующим образом:
Uкэ0 = (0,1…0,2)Eк0 пр; URк = (0,4…0,5)Eк0 пр;
Iк0 = (0,2…0,5)мА; URф = 0,1Eк0 пр; (50)
; 
, (51)
причем необходимо, чтобы выполнялось неравенство
.
(52)