Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
102
Добавлен:
09.06.2015
Размер:
3.23 Mб
Скачать

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 + rбб + rбэ

+ Rэ (β+1)

 

 

 

Относительное изменение для К0 :

 

 

 

R0

 

 

R

 

R0r

 

К

 

 

 

R0

 

 

R

 

δК0

=

К=

 

Кн

+

 

 

Rrэ

+

 

Кэ

;

Кн0

R

К

 

Кэ

R

 

 

К0 н

 

R 0

 

 

Rr 0

Rr э

 

 

R

 

К0 =

(β+1)

 

 

=

К0 ; SRн =1.

Rr + rбб + rбэ + 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

 

С

(R + r

)r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rб б

б э

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

0 r

б б

б э

 

 

fн =

 

1

 

 

=

 

 

 

1

 

 

 

.

2πτ

н

 

С

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

С

2

р

(R + r

+ r)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

б б

б э

 

 

 

 

 

 

С2

(R + r

 

+ r

)

 

 

 

 

 

SСр = −

 

 

 

р

r

 

 

б б

 

 

б э

= −1; S = −1.

 

 

С2

(R + r

 

+ r

)

 

 

 

 

 

 

 

 

р

r

 

 

б б

 

 

б э

 

 

 

 

fн

= −

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

;

 

 

S = −

Rr

.

Rr

С

р

(R + r

 

+ r

 

)2

 

 

Rr + rбб + rбэ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

+ ( 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 + rбб + rбэ + 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 + rбб + rбэ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

+ К

 

 

 

 

 

ZвхК= ZвхZ(+ ; )

вых

=+.К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zвых

1. Определим коэффициент усиления каскада без учета обратной связи:

Кu = (β+1)

Rн

.

(6.1)

 

 

rбб + rбэ

 

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:

+ 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 = rбб +(rбβэ++1()βR+н 1)Rн , т. е. Кu ОС <1.

2.Входное сопротивление без обратной связи: Rвх = rбб + rбэ. С учетом обратной связи:

Z К

= Zr

(+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 + rбб + rбэ

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(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 rбкVT 2 , включение на

выходе дополнительного ЭП на VT 4 увеличивает Rвх сл , динамическая нагрузка на VT3 нейтрализует влияние rбкVT1, 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 (1Кu );

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:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

+ R

 

U R U+

R

 

 

1

+

 

 

RнК1+ u

 

вх

 

 

 

н

 

u

 

вх

 

вх

 

н

вых

вх

β

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кi ОС = ββ+1.

τ= = бэ .

fТ 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 =

 

Rвх ОБ

 

 

 

 

 

R

 

 

 

+1)

 

2

 

2

+1)

 

 

нд

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

Rвх ОЭ

 

 

 

 

Rвх ОЭ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

R

 

=

 

Rвх ОЭ2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вх ОБ2

 

 

β2 +1

 

 

 

 

 

 

Тогда K = 1 +1)

 

 

 

Rвх ОЭ

 

 

+1)R

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2нд

,

Rвх ОЭ 2 +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 = +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 = 1fΤ2 ;

3)постоянной времени цепи нагрузки

τ

н

= (

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 22 .

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

.

 

 

2 +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 + 1 +1)Rвх2 ,

β=β1 + 1 +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=β12 +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 Uкэ .

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 Uбэ1

,

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 +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:

I=1 I б+3 I

I = Iк2 = Iб1 + Iб2 Iб3

Данные токи не зависят от Rн и определяются Uбэ1, Uбэ2 , Uбэ3 .

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-

Соседние файлы в папке Схемотехника аналоговых электронных устройств