Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №5 - Федорочев

Подобно тому как Сэ уменьшается в (Кu + 1) раз в эмиттерном повторителе благодаря положительной ОС в каскаде с ОЭ Ск увеличивается во столько же раз благодаря отрицательной ОС, что равносильно подключению параллельно входу динамической ёмкости Ск∙(Кu + 1). В большинстве случаев она оказывает отрицательное влияние, однако, иногда используют и её. В этом и заключается так называемый эффект Миллера.

Частоту среза каскада снижает не только входная динамическая ёмкость, но и ёмкость нагрузки, в том числе и монтажа. Расширить полосу пропускания можно следующим образом:

— Уменьшить Rн при одновременном увеличении Iк, т. к. усиление прямо пропорционально Iк/Св;

— применить транзисторы с малыми ёмкостями переходов;

— отделить нагрузку эмиттерным повторителем.

Как отмечалось выше, простейший каскад не обладает термостабильностью, поэтому практически не используется. Вот один из способов так называемой коллекторной термостабилизации с применением отрицательной обратной связи по напряжению:

Если взять исходное напряжение Uк равным 0,5Еп, то Rк = 0,5Eп/Iк, сопротивление в цепи базы Rб = 0,75Еп/Iб = 0,5Еп∙h21э/Iк.

2. Пример коллекторной стабилизации с исключением влияния ООC по переменному току.

Базовый резистор заменён Т-мостом, где C = Ku/F2pH∙pR1. Обычно R1 принимают равным R2.

3. Каскад с компенсационным смещением на согласованном транзисторе.

Используется для усиления относительно слабых сигналов. Изменение температуры не влияет на работу схемы.

Аналогичный каскад с трансформаторной связью на входе.

4. Каскад с эмиттерной стабилизацией с помощью ООС по току.

RC — цепь, параллельную резистору Rэ применяют для увеличения усиления по переменному току, а так же для коррекции АЧХ каскада. Сопротивление резистора Rэ в зависимости от тока коллектора выбирают от долей ома в мощных выходных каскадах до нескольких килоом в маломощных. Ток базового делителя желательно иметь примерно в 10 раз больше тока базы.

Цепь смещения при двухполярном питании:

5. Один из вариантов применения токового зеркала для термостабилизации.

За счёт применения Rs динамический диапазон такой схемы выше, чем у каскада с компенсационным смещением на согласованном транзисторе.

6. Трёхкаскадный усилитель с взаимной стабилизацией всех каскадов на токовом зеркале Уилсона.

Коэффициент усиления — 5000 и более. Недостаток — низкая нагрузочная способность, проявляющаяся в явно выраженных искажениях в виде чётных гармоник.

7. Усилитель с комбинированной стабилизацией на составном транзисторе Шиклаи.

Входное сопротивление каскада — около 200 кОм, коэффициент усиления Кu = К2/К3 = 10.

8. Составной транзистор с генератором тока вместо Rк.

Позволяет получить усиление 20000 и более. Реализовать такое усиление можно только при работе каскада на составной эмиттерный или истоковый повторитель.

9. Каскад с общим истоком.

В отличие от каскада с ОЭ нелинейные искажения значительно меньше, поскольку напряжение отсечки Uотс = 1..5 В намного больше, чем температурный потенциал fт = 25 мB биполярных транзисторов. Линейная область входных напряжений значительно шире и сильно зависит от выбора рабочей точки Iсп/Icmax, где Iсп — ток стока покоя, Iсmах — максимальный ток стока.

10. Каскад с повышенным, благодаря следующей связи входным сопротивлением

11. Малошумящий усилитель.

∙ Коэффициент усиления — 10;

∙ полоса пропускания, Гц — 5…25000;

∙ номинальное входное напряжение -150 мВ;

∙ максимальное входное напряжение — 700 мВ;

∙ коэффициент шума — 80…85 дБ;

∙ коэффициент гармоник — < 0,05%

12. Усилитель с разветвлением сигналов на несколько каналов истоковых повторителей.

13. Усилитель с динамической нагрузкой.

Имеет коэффициент усиления около 100…150. Благодаря съёму сигнала с эмиттера транзистора VT2 каскад имеет низкое входное сопротивление. Номинальное входное напряжение — 20 мВ.

14. Повышение эффективности динамической нагрузки с помощью токового зеркала.

15. Каскад с ОИ с динамической нагрузкой (Ку = 500).

16. Усилитель с эмиттерным повторителем в качестве буферного каскада.

17. Малошумящий микшер для телефона.

18. Усилительный каскад в интегральном исполнении.

Для получения необходимой АЧХ или её коррекции вместо Rк или параллельно ему включают различные (параллельные или последовательные) LC — или RC — цепи. Входное сопротивление каскада с общей базой (ОБ) на определённых частотах имеет индуктивную составляющую, которую можно использовать для ВЧ — коррекции.

19. НЧ — коррекция с помощью отражателя тока.

20. Малошумящий усилитель со встречной динамической нагрузкой.

Кус = 10. Минимального уровня шумов добиваются подбором R5, который зависит от напряжения питания. При этом ток коллектора обычно находится в пределах 30…50 мА.

21. Каскад со встречной динамической нагрузкой.

При работе такого каскада на каскад с высоким входным сопротивлением коэффициент усиления может достигать 5000.

22. Мостовая схема для увеличения мощности в 4 раза.

Для управления используются противофазные сигналы.

23. Выходной каскад усилителя мощности.

Благодаря применению дополнительных транзисторов VT5, VT6 исключены сквозные токи.

Каскад с общей базой, каскод

1. Каскад с общей базой.

Каскад о с общей базой, как и каскад с ОК, не инвертирует фазу усиливаемого сигнала. Коэффициент усиления по напряжению стабилен и составляет приблизительно: Ki = h21э/(h21э + 1) < 1.

Коэффициент усиления по напряжению (без учёта сопротивления нагрузки Rн) Ku = S∙Rк = Rк/(rэ + Rк) — аналогично коэффициенту усиления каскада с ОЭ. При сопротивлении генератора Rr = 0 параллельная ОС перестаёт действовать и