Главная | Обратная связь

Усилительные каскады с ОК и ОБ

В усилительном каскаде по схеме с ОК коллектор транзистора по переменному току заземлен (соединен с корпусом) через источник питания +Е_К (заметим, что в схеме с ОЭ между коллектором и источником питания включен резистор R_К). Полагается, что внутреннее сопротивление источника стремится к нулю.При этом входное напряжение подключено между базой и коллектором, а выходное напряжение непосредственно снимается с эмиттера транзистора (рис.2.6).

 

 

Режим работы усилительного каскада по схеме с ОК по постоянному току определяется резистором R_Э и базовым делителем R₁, R₂,разделительные конденсаторы С₁, С₂ выполняют те же функции, что и в каскаде с ОЭ. Собственно нагрузкой каскада является сопротивление R_Э.

Амплитуда выходного напряжения меньше амплитуды входного, поскольку они связаны соотношением:

.

Поэтому коэффициент усиления по напряжению меньше 1.

.

Как правило, u_ВХ >> u_БЭ, следовательно, коэффициент усиления каскада примерно равен 1, и выходное напряжение практически равно входному напряжению.

Выходное напряжение в каскаде с ОК совпадает с входным по фазе. Так, например, при поступлении положительного приращения входного напряжения ток базы увеличивается, вызывая увеличение токов эмиттера и коллектора. Это приводит к увеличению падения переменного напряжения на сопротивлениях R_Э и R_Н,с которых снимается выходное напряжение.

Таким образом, выходной сигнал повторяет входной и по амплитуде, и по фазе, поэтому усилительный каскад с ОК называют эмиттерным повторителем.

Эмиттерный повторитель имеет достаточно высокое входное сопротивление (до 500 кОм) и сравнительно малое выходное сопротивление (десятки Ом). Это позволяет использовать его в качестве усилителя мощности для согласования высокоомного (маломощного) генератора с низкоомной нагрузкой.

В усилительном каскаде с ОБ (рис. 2. 7) входной усиливаемый сигнал подключен между эмиттером и базой, причем база по переменному току соединена с корпусом через конденсатор С_Б . Назначение резисторов делителя, коллекторного резистора и конденсаторов такое же, как и в схеме с ОЭ.

Выходное напряжение в каскаде с ОБ совпадает с входным напряжением по фазе (усилитель не является инвертирующим). Так, например, при поступлении отрицательного приращения входного напряжения (открывающее напряжение) ток коллектора увеличивается, что приводит к увеличению падения напряжения на резисторе R_К. В результате коллекторное (выходное) напряжение сигнала будет уменьшаться. При воздействии положительной полуволны картина меняется на обратную. Транзисторный каскад с ОБ имеет примерно такой же коэффициент усиления по напряжению, как и каскад ОЭ, но коэффициент усиления по току меньше единицы, так как входным является эмиттерный, а выходным – коллекторный ток. Следовательно, каскады с ОЭ и с ОБ имеют различные коэффициенты усиления по мощности.

 

 

Каскад с ОБ широко применяется в усилителях и генераторах дециметровых и сантиметровых волн. Связано это с тем, что при включении транзистора по схеме с ОБ его предельная частота усиления в раз больше, чем в схеме с ОЭ. Кроме того, каскад с ОБ имеет очень малое входное сопротивление и значительно большее выходное сопротивление.

2.4. Усилительные каскады на полевых транзисторах

 

В отличие от биполярных транзисторов полевые транзисторы имеют очень высокое входное сопротивление (до десятков МОм). Поэтому и усилительные каскады на полевых транзисторах обладают значительно большим входным сопротивлением.

Типовая схема усилительного каскада с общим истоком (ОИ) на МДП транзисторе представлена на рис. 2. 8.

 

 

Делитель напряжения R₁, R₂и разделительные конденсаторы С₁, С₂ выполняют те же функции, что и в каскаде усилителя с ОЭ. Резистор R_Ивыполняет функцию термостабилизации режима работы полевого транзистора по постоянному току. Для исключения ООС по переменному току резистор шунтируют конденсатором С_И.

Входное сопротивление каскада с ОИ определяется в основном делителем в цепи затвора: .

Выходное сопротивление каскада с ОИ приблизительно равно стоковому сопротивлению: .

Нагрузкой по переменному току в усилительном каскаде с ОИ является сопротивление

.

Расчет усилительного каскада с ОИ на полевом транзисторе, анализ принципа его работы, оценка основных характеристик проводится графоаналитическим методом (аналогично каскадам на БПТ).

Усилительный каскад с ОИ на полевом транзисторе, как и каскад с ОЭ на биполярном транзисторе, изменяет фазу входного сигнала на 180⁰.

Усилительный каскад с ОС (с общим стоком) на полевом транзисторе представлена на рис.2.9. В литературе такая схема получила название истокового повторителя.

 

 

Резисторы делителя напряжения R₁, R₂и сопротивление нагрузки R_Нзадают режим покоя каскада Конденсаторы С₁, С_Н -разделительные. Нагрузкой усилителя по постоянному току является резистор R_И , а по переменному току - сопротивление параллельно включенных резисторов R_Ни R_И :

.

Как и в схеме с ОК, выходное напряжение в истоковом повторителе совпадает по фазе с входным и практически равно ему. Коэффициент усиления по напряжению близок к единице.

Входное сопротивление стокового повторителя очень высокое и составляет сотни МОм. Это связано, с одной стороны, с малой величиной входной емкости МДП – транзистора, при этом указанная емкость практически не шунтирует входную цепь каскада, с другой стороны, между затвором и истоком приложена разность потенциалов , которая относительно невелика, вследствие чего входной ток МДП – транзистора оказывается очень малым и мощность, отбираемая от источника входного сигнала, невелика.

Рассмотренные выше схемы усилителей на транзисторах работают в линейном режиме и являются предварительными усилителями.