Теоретическая часть.

Краткое описание каскада и принцип работы.

Среди транзисторных бестрансформаторных инверсных каскадов одним из наиболее распространенных является каскад с разделенной нагрузкой. В таком каскаде половина нагрузки транзистора включена в цепь коллектора, другая половина - в цепь эмиттера. При условии равенства сопротивлений нагрузки эмиттерной и коллекторной цепей, при подаче сигнала на вход усилителя в его коллекторной и эмиттерной цепях возникает переменная составляющая тока и на резисторах R_э и R_к создается переменное падение напряжения, противоположное по знаку напряжению общего провода. Подключив через разделительные конденсаторы С_р, равные по емкости, к эмиттеру и коллектору транзистора симметричную нагрузку, получим на ней симметричное относительно общего провода выходное напряжение, складывающееся из двух одинаковых по величине и противоположных по знаку напряжений Uвых1 и Uвых2. Так как нижнее плечо схемы представляет собой эмиттерный повторитель, в котором имеет место глубокая последовательная отрицательная обратная связь по напряжению, коэффициент усиления напряжения такого каскада всегда меньше единицы. Отрицательная обратная связь повышает входное сопротивление, уменьшает выходное сопротивление. Инверсный каскад с разделенной нагрузкой применяют в широкополосных усилителях гармонических и импульсных сигналов, а также в усилителях звуковых частот как переходный каскад между однотактной и двухтактной схемами. В качестве выходного каскада широкополосных усилителей он применяется редко вследствие малого максимального выходного напряжения.

Назначение элементов, особенности

и отличия от аналогичных устройств.

Чтобы постоянная составляющая напряжения от источника сигнала не попадала на вход усилителя и не изменяла положения рабочей точки транзистора, на вход усилителя имеется простейшее входное устройство емкость связи с источником сигнала С. Необходимое отрицательное смещение на базу транзистора подают от общего источника питания, используя делитель напряжения из сопротивлений R₁ и R₂. Падающее на R_э напряжение питания используют для эмиттерной стабилизации рабочей точки, при помощи R_э осуществляется отрицательная обратная связь по напряжению. Напряжение сигнала, действующее на базе транзистора, вызывает изменение тока базы и соответствующие изменения коллекторного тока. Переменная составляющая коллекторного тока, проходящего через резистор R_к, вызывает на нем падение напряжения. Разделительные конденсаторы С_р служат для того, чтобы на вход следующего каскада не подавались постоянные составляющие напряжений эмиттера и коллектора. R_1cл. и R_2сл. - симметричная нагрузка. К достоинствам инверсного каскада с разделенной нагрузкой относятся: использование лишь одного усилительного элемента и очень хорошие частотная, фазовая и переходная характеристики на верхних частотах, а к недостаткам - отсутствие усиления напряжения сигнала и вдвое меньшее максимальное выходное напряжение по сравнению с обычным резистивным каскадом. Отсутствие усиления по напряжению отличает инверсный каскад от предварительного усилителя, предназначенного для усиления напряжения. В схеме инверсного каскада с разделенной нагрузкой отсутствует блокировочный конденсатор С_э, предназначенный для блокирования переменных составляющих тока и устранения обратной связи по току. Отличие от схемы эмиттерного повторителя заключается в получении на симметричной нагрузке симметричного относительно общего провода выходного напряжения. В инверсном каскаде с разделенной нагрузкой в нижнее плечо, имеющее очень низкое выходное сопротивление, иногда включают последовательно добавочное сопротивление R_д для выравнивания выходных сопротивлений плеч, для получения симметричного выходного напряжения.