5. РЕОСТАТНЫЙ КАСКАД
5.3. Второй метод расчета реостатного каскада
5.3.6. Коэффициентчувствительности
Коэффициент чувствительности К0 с учетом сопротивления обратной связи определяется из выражения
К0 |
= |
(β+1)Rн |
; |
||
Rr + rб′б + rб′э |
+ Rэ (β+1) |
||||
|
|
|
Относительное изменение для К0 :
|
|
|
R0 |
|
|
∆R |
|
R0r |
|
∂К |
|
|
|
R0 |
|
|
∆R |
|
|
δК0 |
= |
∆К0н= |
|
∂Кн |
+ |
|
|
∆Rrэ |
+ |
|
∂Кэ |
; |
|||||||
Кн0 |
R |
К |
|
Кэ |
R |
||||||||||||||
|
|
К0 н |
|
∂R 0 |
|
|
∂Rr 0 |
Rr э |
|
|
∂R |
|
∂К0 = |
(β+1) |
|
|
= |
К0 ; SRн =1. |
||
Rr + rб′б + rб′э + Rэ (β+1) |
|||||||
∂Rн |
|
Rн |
|||||
|
∂К0 |
= − |
К0 |
; |
|
||
|
∂R |
(β+1)R |
|
||||
|
r |
|
н |
|
|
SRн = −(βК+01R)rRн .
∂К0 = − К20 ;
∂Rэ Rн
SR |
= − |
RэК |
. |
|
|||
н |
|
Rн |
|
|
|
|
Аналогичным образом можно определить и влияние разброса параметров на fв и fн , учитывая, что
fв = |
1 |
|
= |
R + r ′ |
+ r ′ |
; |
|
||||||
2πτ |
|
2πС |
(R + r′ |
)r′ |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
rб б |
б э |
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
0 r |
б б |
б э |
|
|
fн = |
|
1 |
|
|
= |
|
|
|
1 |
|
|
|
. |
2πτ |
н |
|
2πС |
р |
(R + r′ + r′ |
) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
r |
б б |
б э |
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-108- |
5.РЕОСТАТНЫЙ КАСКАД
5.3.Второй метод расчета реостатного каскада
Вкачестве примера рассмотрим ∂fн :
∂f |
|
|
∆f |
|
|
Ср |
|
∂f |
|
|
∆Ср |
|
|
R |
|
∂f |
н |
|
∆R |
|
н |
= |
|
н |
= |
|
|
|
н |
|
|
|
+ |
|
r |
|
|
|
r ; |
||
|
|
fнС |
|
Сfн |
|
∂ |
|
|
|
|
|
|
|
∂ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
р f рR |
|
Rн |
|
r r |
|
|
|
∂fн |
= − |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
= −1; |
|
||||
|
|
|
∂С |
р |
2πС |
2 |
р |
(R + r |
′ |
+ r′ ) |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
б б |
б э |
|
|
|||||
|
|
|
|
2πС2 |
(R + r′ |
|
+ r |
′ |
) |
|
|
|
|
|||||||
|
SСр = − |
|
|
|
р |
r |
|
|
б б |
|
|
б э |
= −1; S = −1. |
|
||||||
|
2πС2 |
(R + r′ |
|
+ r |
′ |
) |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
р |
r |
|
|
б б |
|
|
б э |
|
|
|
|
||
∂fн |
= − |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
; |
|
|
S = − |
Rr |
. |
||
∂Rr |
2πС |
р |
(R + r′ |
|
+ r′ |
|
)2 |
|
|
Rr + rб′б + rб′э |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
r |
б б |
|
б э |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим влияние на частотные характеристики цепи ООС в эмиттере, включаемой для обеспечения автосмещения.
5.4. Влияниеэлементовцепиавтосмещения Rэ и Сэ нахарактеристикиреостатногокаскада
Влияние Сэ проявляется в области нижних частот. Поэтому рассмотрим АЧХ в области НЧ, считая, что Ñð → ∞ и частотные искажения вносятся только Сэ . Если Ср ≠ ∞, то необходимо рассматривать цепь второго порядка.
|
|
Rг |
|
Rэ (β + 1) |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Rб'б |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S·Uб'э |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Rб'э |
|
|
|
||||
Е |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Rн |
Рис. 5.26. Входная цепь усилительного каскада
с учетом сопротивления Rэ0
Через сопротивление местной обратной связи (рис. 5.1)
Zэ = |
Rэ0 |
|
|
1+ωj C |
э0 |
R |
|
|
|
э0 |
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-109- |
5.РЕОСТАТНЫЙ КАСКАД
5.4.Влияние элементов цепи автосмещения и на характеристики реостатного каскада
протекает ток Iэ , учитывая, что Iэ = (β+1)Iб , можно Zэ пересчитать в цепь базы, увеличив на (β+1). Тогда эквивалентная схема для области НЧ примет
вид (рис. 5.26).
Коэффициент усиления с учетом ОС определим из выражения:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КОС = |
|
|
|
|
|
|
(β+1)Rн |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
+ r ′ |
+ r ′ |
+ Zβ( 1+ |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
б б |
б э |
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Считая Rэ |
|
|
постоянной величиной и меняя Сэ , определим вид АЧХ. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Если Сэ → 0 , то Zэ → Rэ , |
т. е. получаем реостатный каскад с мест- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ной частотно-независимой обратной связью. Здесь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КОС = |
|
|
|
|
|
|
(β+1)Rн |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rr + rб′б + rб′э + Rэ (β |
+1) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
В этом случае |
КОС не зависит от частоты и совпадает со значением К0 |
на |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
средней частоте (рис. 5.27). Однако реально fн обусловлена влиянием Ср . |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. Другой крайний случай Ñý → ∞. |
Сопротивление ХСэ → 0, т. е. |
об- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ратная связь исчезает. Следовательно, растет коэффициент усиления |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КОС = |
(β+1)Rн |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rr + rб′б + rб′э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Для этого случая при Сэ = ∞ АЧХ имеют вид (рис. 5.27). |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Относительный коэффициент усиления определим из выражения: |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y = |
|
КОС |
|
|
|
|
|
1ωτ+ j |
э |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
К0 |
|
|
(β+1) Rн |
|
+ j |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ωτ |
+ r ′ |
+ r |
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rб б |
б э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сэ = ∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сэ0 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сэ = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rэ0 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
fн1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
fн1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 5.28. Зависимость |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Рис. 5.27. Зависимость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коэффициента усиления |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
коэффициента усиления |
|
|
|
|
|
|
|
в области нижних частот |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
в области нижних частот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
от величины Сэ0 и Rэ0 |
|
от величины Сэ
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-110- |
5.РЕОСТАТНЫЙ КАСКАД
5.4.Влияние элементов цепи автосмещения и на характеристики реостатного каскада
Общий вид нормированной АЧХ для относительного коэффициента усиления при изменении Rэ и Сэ0 показан на рис. 5.28.
Поскольку Сэ влияет на fн , т. е. на М н, то величину Сэ выбирают исходя из допустимого значения Мн.
Сэ0 ≥ |
|
|
(β+1) |
|
|
|
|
|
. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
r |
б б |
б э |
) |
( |
н |
( |
н |
− |
)) |
||||
|
|
||||||||||||
|
(R |
+ r ′ |
+ r ′ |
|
2πМf |
12 |
|
|
|
Выводы
1.Наиболее широко реостатный каскад используется в качестве промежуточного каскада.
2.Основное требование к реостатному каскаду: обеспечить требуемые значения Кu , Кi и допустимый уровень частотных искажений.
3.При расчетах реостатного каскада используются упрощенные эквивалентные схемы первого порядка.
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-111- |
6.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ
6.1.Эмиттерныйиистоковыйповторители
Реостатный каскад, усилительный элемент которого включен по схеме ОК, называется эмиттерным повторителем (ЭП). ЭП можно рассматривать как обычный каскад с ОЭ, охваченный 100 % ООС. Связь в каскаде последовательная по напряжению. Используется ЭП обычно в следующих случаях:
1. Во входных каскадах при необходимости обеспечить входное сопротивление 5–10 кОм. При Râõ >5–10 кОм необходимо нейтрализовать влия-
ние сопротивлений базового делителя. При уровнях Rвх > 100 кОм используют сложные повторители с динамической нагрузкой или истоковые повторители.
2.В выходных каскадах усилителей мощности.
3.В качестве каскада согласования высокоомного источника и низкоомной нагрузки.
Схема электрическая принципиальная простейшего ЭП приведена на рис. 6.1.
Если через нагрузку повторителя допускается протекание постоянной
составляющей тока, то Rнд может быть включено непосредственно в цепи
эмиттера вместо Rэ.
Входное сопротивление ЭП выше, а величина входной емкости и выходного сопротивления ниже, чем у каскада с ОЭ.
К особенности ЭП можно отнести то, что Uвых ≈Uвх и фаза выходного
сигнала совпадает с фазой входного, т. е. сигнал на выходе повторяет си гнал на входе.
Частотные свойства ЭП также значительно лучше, чем у каскада с ОЭ. Так при глубокой ООС: Rист → 0, Rнагр→∞ − верхняя граничная частота каскада стремится к верхней граничной частоте транзистора fТ . Представим ЭП
в виде каскада с ОЭ, схваченным обратной связью.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rг |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(+) |
|
|
|
(–) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
Rн |
|||||||||||
|
|
|
|
Rб1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Ср1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(–) |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(+) |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Ср2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(–) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(+) |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Rб2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Rнд |
|
|
Снд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Rэ |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6.2. Представление каскада |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
Рис. 6.1. Схема электрическая |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
принципиальная усилительного |
|
с ОК в виде каскада с ОЭ |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
каскада с ОК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
со 100 % ООС |
|
|
|
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-112- |
6.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ
6.1.Эмиттерный и истоковый повторители
Вобщем виде с учетом ОС для ЭП можно записать:
К |
u ОС |
= |
|
Кu |
|
; К |
u ОС |
= К |
i |
||
1β+ К |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
ZвхК= ZвхZ(1β+ ; ) |
вых |
=1β+.К |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Zвых |
1. Определим коэффициент усиления каскада без учета обратной связи:
Кu = (β+1) |
Rн |
. |
(6.1) |
|
|||
|
rб′б + rб′э |
|
Из выражения (6.1) видим, что Ku совпадает с коэффициентом усиле-
ния реостатного каскада.
Учитывая, что при глубокой 100 % обратной связи β =1, находим выражение для определения глубины обратной связи:
1β+ К1 |
|
(β |
+1)R r ′ |
+ r ′ |
+ R |
(β+1) |
||
= + |
|
|
н = |
б б |
б э |
н |
, |
|
r ′ |
|
|
r ′ |
+ r ′ |
||||
|
|
|
+ r ′ |
|
|
|||
|
|
б б |
б э |
|
б б |
б э |
идля коэффициента усиления:
Кu ОС = rб′б +(rбβ′э++1()βR+н 1)Rн , т. е. Кu ОС <1.
2.Входное сопротивление без обратной связи: Rвх = rб′б + rб′э. С учетом обратной связи:
Z К |
= Zr |
(1β+r |
)R= |
′ + |
′ +β |
н |
(1 .+ |
) |
вх ОС |
вх |
|
|
б б |
б э |
|
|
В большинстве случаев можно считать, что
Rвх ОС (β+1)Rн,
где Rн = Rэ || Rвхсл ; Rэ || Rнд .
Или в комплексной форме записи:
Zвх ОС = (β+1)Zн.
3. Выходное сопротивление эмиттерного повторителя определяется как внутреннее сопротивление эквивалентного генератора:
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-113- |
6.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ
6.1.Эмиттерный и истоковый повторители
|
|
Zвых = |
|
Rr + rб′б + rб′э |
. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
(β+1) |
|
|
Последние выражения для Zвх ОС и Zвых ОС |
позволяют заметить, что Zвх |
|||||
определяется R , а |
Z |
– R , т. |
е. повторитель можно рассматривать как |
|||
н |
вых |
r |
|
|
|
|
трансформатор сопротивлений.
Поскольку верхняя граничная частота повторителя определяется внешними цепями, то для оценки частотных свойств воспользуемся эквивалентной схемой рис. 6.3.
Для области НЧ:
τн = Ср (Rнд + Rвых || Rэ );
для области ВЧ:
τв = Снд (Rвых || Rэ || Rнд ).
Анализ каскада повторителя показывает, что входное сопротивление определяется не только сопротивлением нагрузки, но и сопротивлением Rб = Rб1 || Rб2 . Для повышения Rвх в 2–3 раза используют следующие меры:
1.Уменьшают ток коллектора, при этом возрастают сопротивления Rэ (входит в выражение для Rн ) и Rб ;
2.Применяют гальваническую связь ЭП со следующим каскадом, в этом случае исключается из схемы Rбсл следующего каскада. В результате
увеличивается входное сопротивление Rвх сл . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
Для повышения уровня Rвх |
до десятков кОм используют сложные по- |
|||||||||||||||||||||||||||||
вторители (рис. 6.4). В этой схеме транзистор |
шунтируется |
не Rб1 || Rб2 , |
||||||||||||||||||||||||||||||
а сопротивлением Rб3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср |
|
|
|
|
|
|
Rб1 |
|
|
Rб3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Rвых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сбл |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Rэ |
|
|
|
Снд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Снд |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rнд |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нд |
|
|
|
|
|
|
|
|
Rэ |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6.3. Эквивалентная схема |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6.4. Схема каскада с ОК |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
и компенсацией влияния |
||||||||||||||||||||||||
|
|
усилительного каскада с ОК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
базового делителя |
|
|
|
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-114- |
6.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ
6.1.Эмиттерный и истоковый повторители
Рис. 6.5. Схема эмиттерного повторителя
с высоким входным сопротивлением
Сигнал обратной связи подается на базу через последовательно соединенные Rб3 и Сбл , что снижает влияние действия Rб1 || Rб2 и увеличивает
входное сопротивление.
Еще одна возможная схема сложного повторителя представлена на рис. 6.5. В данной схеме на VT 2 реализован генератор стабильного тока, что эквивалентно увеличению сопротивления Rэ до уровня rб′кVT 2 , включение на
выходе дополнительного ЭП на VT 4 увеличивает Rвх сл , динамическая нагрузка на VT3 нейтрализует влияние rб′кVT1, что улучшает частотные свойства каскада на VT1 и также способствует увеличению Rвх . Данная схема позволяет получить Rвх 100 кОм, а в области низких частот Rвх единицы кОм.
Следует отметить склонность ЭП к самовозбуждению из-за условия баланса фаз и амплитуд, особенно в области ВЧ.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Еще большие значения Rвх позволяет полу- |
|||
|
|
|
Еп |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чить истоковый повторитель (ИП). Простейшая |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
схема ИП имеет вид, представленный на рис. 6.6. |
|||
|
|
|
|
|
|
Ср |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С учетом |
|
|
|
|
|
|
|
Rнд |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Rз |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Снд |
|
Sэ = |
|
S |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rэ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|||
Рис. 6.6. Истоковый повто- |
+ Ri |
|||||||||||||
ритель (каскад с ОИ) |
|
|
|
|
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-115- |
6.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ
6.1.Эмиттерный и истоковый повторители
определим Ku :
K |
u ОС |
= |
|
SэZн |
= 0,7 −0,9. |
|
|
||||
|
|
1+ SэZн |
тогда
Свх ОС = Сзс +Сзи (1− Кu );
Rвых = S1 .
Следует отметить, что Rвых ИП > Rвых ЭП ; Кu ИП < Кu ЭП.
Входное сопротивление каскада определяется сопротивлением l цепи затвора R3 . Для расширения динамического диапазона следует Rc := 0 ;
Uи = Е2п .
Для повышения входного сопротивления используют те же приемы, что и в каскадах ЭП.
6.2. Каскадсобщейбазойиобщимзатвором
По аналогии с каскадом с ОК каскад с ОБ можно рассматривать как каскад с ОЭ, охваченный 100 % параллельной обратной связью по току рис. 6.7. Каскад с ОБ называют повторителем тока. Простейшая схема каскада с ОБ имеет вид, представленный на рис. 6.8. Для заданного вида связи можно записать:
|
|
|
|
|
Кu ОС = Ки ; Кi ОС = |
|
Кi |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
1+ К |
i |
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Z К= |
B Zвх |
B |
; Z |
выхОС |
Z = |
|
|
(1 |
+ |
i |
). |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
вхОС |
1+ К |
i |
|
|
вых |
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rк |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сбл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Rн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rэ |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Рис. 6.7. Представление каскада |
|
|
|
|
Рис. 6.8. Электрическая |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
с ОБ в виде каскада с ОЭ |
|
|
|
|
|
|
|
принципиальная схема |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
со 100 % ООС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
каскада с ОБ |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-116- |
6.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ
6.2.Каскад с общей базой и общим затвором
Определим петлевое усиление, имея в виду, что Bi =1:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UК |
R |
|
|
вх |
|
R |
|
вх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
К |
B |
= |
|
вх |
u |
|
|
= К |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
i |
|
|
|
R |
|
|
вх |
|
|
u |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Rн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
тогда Кu ОС = (β+1) |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Rвх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кi ОС = |
|
Кu Rвх |
|
|
|
= |
|
|
Кu Rвх |
|
|
= |
|
|
Uвых Rвх |
|
= |
|
|
1 |
|
. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
RК+ R |
|
U R U+ |
R |
|
|
1 |
+ |
|
|||||||||||||||
|
RнК1+ u |
|
вх |
|
|
|
н |
|
u |
|
вх |
|
вх |
|
н |
вых |
вх |
β |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Rн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кi ОС = ββ+1.
τ= 1τ = б′э .
2πfТ β
Для входного сопротивления:
Z |
вх ОС |
= |
|
Zвх |
|
= |
|
Zвх |
|
= |
|
Zвх |
|
= |
Zвх ОЭ ; |
|||
|
|
|
1+βК 1B |
1+ |
|
Rвх |
1 |
+ |
Iвых |
|
|
+ |
||||||
|
|
|
|
i |
i |
Кu R |
I |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
вх |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для полевого транзистора:
Кu = S Rн ; Кi ОС =1; Zвх = S1 .
Иногда каскады ОБ используют в качестве входных при работе от низкоомного источника, но чаще в составе специализированных каскадов.
6.3. Каскоднаясхема. Составныетранзисторы
Каскодная схема (секция ОЭ-ОБ) относится к схемам составных транзисторов, в которой первый транзистор включен по схеме с ОЭ, а второй – по схеме с ОБ.
Достоинства схемы.
1. Слабое влияние емкостей коллекторного перехода на работу каскада, так как первый транзистор нагружен на низкоомное сопротивление каскада с ОБ ( в β раз меньше, чем в схеме с ОЭ). Вследствие этого в данной схеме входное сопротивление Rвх практически не зависит от сопротивления
нагрузки RН .
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-117- |
6.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ
6.3.Каскодная схема. Составные транзисторы
2.Частотные свойства секции значительно лучше, по сравнению с каскадами ОЭ. Так, при оптимальных условиях работы площадь секции может на порядок превышать площадь усиления каскада ОЭ.
3.В данной секции значительно меньше уровень нелинейных искажений.
Данная секция может использоваться в выходных каскадах для получения высокого напряжения на нагрузки. Так, транзистор VT2 (ОБ) может быть относительно низкочастотным и высоковольтным, а транзистор VT1 (ОЭ) наоборот.
Рассмотрим усилительные и частотные свойства секции.
K = (β |
|
Rвх ОБ |
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|||||
+1) |
|
2 |
|
(β |
2 |
+1) |
|
|
нд |
|
, |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1 |
|
Rвх ОЭ |
|
|
|
|
Rвх ОЭ |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
R |
|
= |
|
Rвх ОЭ2 |
. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
вх ОБ2 |
|
|
β2 +1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
Тогда K = (β1 +1) |
|
|
|
Rвх ОЭ |
|
|
(β |
+1)R |
|
|||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2нд |
, |
||||||
Rвх ОЭ (β2 +1) |
Rвх ОЭ |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
VT2
VT1 Rк
(ОЭ) (ОБ)
Рис. 6.9. Каскодное
соединение транзисторов (секция ОЭ-ОБ)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ек |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rк |
|||||||||
|
Rб1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Ср2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сбл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Снд |
|||
|
|
|
|
|
Rнд |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
VT |
2 |
|
|
|
|||||
|
Rб2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср1 VT1
|
|
Rэ0 |
|
|
|
|
|
Сэ0 |
|
|
|
|
|
|
Rб3 |
|
|
||
|
|
|
|
Рис. 6.10. Принципиальная
электрическая схема каскодного усилителя (секция ОЭ-ОБ)
K = (β +1) |
Rнд |
. |
|
||
1 |
Rвх ОЭ |
|
|
||
|
1 |
|
Частотные свойства секции определяются тремя постоянными времени: 1) каскада на транзисторе VT1 (ОЭ)
τ = |
|
RГ + rб'б |
|
τ ; |
|
R |
|
|
|||
1б'э |
+ r |
+ r |
|
||
|
Г |
б'б |
|
б'э |
|
2) каскада на транзисторе VT2 (ОБ)
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-118- |
6.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ
6.3.Каскодная схема. Составные транзисторы
τ2 = 2π1fΤ2 ;
3)постоянной времени цепи нагрузки
τ |
н |
= RС( |
нд |
С+ |
н |
С+ |
б'к2 |
). |
|
нд |
|
|
|
Реально, необходимо учитывать постоянные времени каскада на VT1 и цепи нагрузки. Суммарная постоянная времени определяется как:
τ = τ12 +τ22 .
Хорошие частотные свойства сохраняются и при работе на низкоомную нагрузку. Усилительные свойства секции, как уже отмечалось, такие же как и в ОЭ, но Uвых можно получить больше. Входные сопротивления секции
определяются входным сопротивлением первого каскада (ОЭ). Коэффициент передачи тока:
β = |
β1 β2 |
. |
|
||
|
(β2 +1) |
Рассмотрим другие разновидности схем на составных (композитных) транзисторах (рис. 6.11, 6.12).
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Rэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6.12. Составной |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
транзистор ОК-ОК |
|||||||
|
Рис. 6.11. Схемы составных транзисторов |
|
|
(схема Дарлингтона) |
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-119- |
6.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ
6.3.Каскодная схема. Составные транзисторы
Под составным транзистором |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
понимают комбинацию из двух кас- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|||||||
кадно включенных элементов при |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
непосредственной (гальванической) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
связи между |
ними. Отметим (без |
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
анализа), что |
введение резисторов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(рис. 6.11) заметно снижает усили- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тельные свойства, уменьшает вход- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
ное сопротивление (Rб шунтирует |
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
вход), но позволяет существенно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|||
улучшить частотные свойства, а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
значит, уменьшить время установ- |
|
|
|
|
|
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ления при работе в импульсном ре- |
|
|
|
Рис. 6.13. Схемы составных |
||||||||||||||||||
жиме. Рассмотрим схемы составных |
|
|
|
|||||||||||||||||||
транзисторов: |
|
|
|
|
|
|
|
транзисторов ОЭ-ОК |
1. Секции ОК-ОК. Известная как схема Дарлингтона или сдвоенный коллекторный повторитель (рис. 6.12).
По сравнению с каскадом с ОК данная схема отличается более высоким входным сопротивлением и коэффициентом передачи по току.
Rвх = Rвх1 + (β1 +1)Rвх2 ,
β=β1 + (β1 +1)β2 .
2.Секции ОЭ-ОК (рис. 6.13). По сравнению с обычным каскадом в схеме с ОЭ данная секция не вносит фазового сдвига: входное сопротивление выше, а выходное – ниже по сравнению с одиночным транзистором в схеме ОЭ, зато коэффициент усиления по току
β=β1(β2 +1).
6.4.Генераторыстабильноготока
Генераторы стабильного тока (ГСТ) представляют собой нелинейный эквивалент высокоомного сопротивления и по своим свойствам приближаются к идеальному источнику тока. В идеале ГСТ должны обеспечивать постоянство выходного тока даже при коротком замыкании цепи нагрузки.
ЕП
|
|
|
|
|
I1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
1 |
|
|
|
|
|
|
I |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
I |
б1 |
|
|
|
Iб2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VT2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VT1 |
|
|
Рис. 6.14. Схема генера-
тора стабильноготока
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-120- |
6.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ
6.4.Генераторы стабильного тока
ЕE |
|
|
П |
I1 |
ЕE |
I1 |
R |
|
|||
|
|
||||
|
1 |
VT |
I |
|
R1 VT2 I |
|
|
VT2 |
|
|
|
VT1 |
|
|
|
|
VT1 |
|
|
|
RRээ |
|
RRээ |
|
|
|
|
|
RRдоп |
|
а |
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
EЕ |
|
I1 |
R1 2 |
н |
I |
I1 |
R |
VT2 I |
VT1 |
||||||
|
Iб2 |
Uбэ' 1 |
I' |
|
1 |
V |
1 |
|
|
|
|
||
Iк1 |
|
I |
|
|
VT1 |
|
Iб1 |
I 22 |
|
|
|
||
VT3 |
б |
VT2 |
|
|
RRээ |
|
|
UI ' |
|
|
RRдоп |
||
|
|
бэ1,2 |
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
в
Рис. 6.15. Различные схемы реализации генераторов тока
Существует несколько видов ГСТ:
•«отражатели» тока (токовые зеркала), в которых ток, протекая в одной ветви, точно воспроизводится в другой;
•источники ЭДС с большим внутренним сопротивлением, значительно большим сопротивления нагрузки.
Вкачестве ГСТ может быть использована коллекторная цепь транзистора. Здесь большое выходное сопротивление и слабая зависимость Iк от Uк′э .
Взависимости от проводимости транзисторов ГСТ строятся по схемам источников тока или потребителей тока (токоотводов), рис. 6.14.
Винтегральном исполнении обычно используются токоотводы, так как параметры интегральных n–p–n-транзисторов лучше по сравнению с параметрами p–n–p-транзисторов.
Рассмотрим варианты реализации ГСТ.
Вданной схеме (рис. 6.14):
I = Eк −Uб′э1 |
, |
|
1 |
R1 |
|
|
|
|
I = I + I + I =β I + I + I . |
||
1к1 б1 б2 1 б1 |
б1 б2 |
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-121- |
6.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ КАСКАДОВ УСИЛЕНИЯ
6.4.Генераторы стабильного тока
EЕ |
|
E |
|
|
|
Е |
|
|
R1 |
|
|
Uоп |
|
|
|
VD1 |
U1 |
U2 |
|
VD2 |
|||
Rэ1 |
Rэ2 |
||
а |
б |
|
Рис. 6.16. Схемы стабилизации опорного напряжения
Ток в нагрузке (П) I = Iк1 =β2Iб2 .
Параметры транзисторов абсолютно одинаковы, поэтому
I1б1 I1 (β +1)б2+ I |
1. |
||
|
= |
|
|
I |
β I |
||
|
|
2б2 |
|
Отсюда название «токовые зеркала» δI =3–5 % Rвых 1 МОм.
В данной схеме отношение токов определяется отношением эмиттерных площадей (переходов) и не превышает значений 1–5. Для стабилизации токов I низкого уровня в цепь эмиттера вводят резистор (рис. 6.15, а).
Для схемы (рис. 6.15, а):
Rэ = ϕIТ ln II1 ,
Rэ – резистор ООС, увеличивает Rвых ГСТ.
Для того чтобы одновременно увеличить выходное сопротивление ГСТ и не уменьшать ток I , в цепь VT1 включают дополнительное сопротивление Rдоп
(рис. 6.15, б).
На рис. 6.15, в представлена схема ГСТ, в которой реализована ООС и где ток I в нагрузке не зависит от параметров этой нагрузки.
В данной схеме:
I1к=1 I б+3 I
I = Iк2 = Iб1 + Iб2 − Iб3
Данные токи не зависят от Rн и определяются Uб′э1, Uб′э2 , Uб′э3 .
Стабильность ГСТ также определяется стабильностью источника питания. Поэтому Uпит ГСТ берут от источника опорного Uоп (рис. 6.16, а, б).
Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учеб. пособие |
-122- |