Схемотехника аналоговых электронных устройств
Шрифт:
Анализ работы усилительного каскада с ОК по входным и выходным динамическим характеристикам проводится как для ОЭ (см. раздел 2.5).
Для расчета параметров каскада с ОК по переменному току используем методику раздела 2.3, а БТ представлять моделью предложенной в разделе 2.4.1.
Представим каскад с ОК схемами для областей СЧ, ВЧ и НЧ (рисунок 2.28 а,б,в):
Рисунок 2.29. Схемы каскада с ОК для СЧ, ВЧ и НЧ
Проведя анализ, получим для области СЧ:
где Rэкв = Rэ ∥ Rн, F = 1 + S0Rэкв —
Rвх = R12 ∥ Rвх T,
где Rвх T — входное сопротивление собственно транзистора,
Rвх T = rб + (1 + H21э)·(rэ + Δr + Rэкв);
Rвых = R12 ∥ Rвых T,
где Rвых T — выходное сопротивление собственно транзистора,
т.к. S0>>g и при работе каскада от низкоомного источника сигнала (при этом Rб=R12∥Rг) второе слагаемое оказывается существенно меньше первого. В целом
Rвых ≈ 1/S0,
потому, что, как правило, Rэ >> 1/S0.
В области ВЧ получим:
где τвОК — постоянная времени каскада в области ВЧ, τвОК =(τ+CнRэкв)/F; τ — постоянная времени БТ.
Yвх ≈ 1/R12 + (1/RвхT + jωCвх дин),
где Cвх дин=Cк+Cн/(H21э+1), т.е. каскад с ОК имеет входную динамическую емкость меньшую, чем каскад с ОЭ;
т.е. модуль выходной проводимости уменьшается с ростом частоты, что позволяет сделать вывод об индуктивном характере выходной проводимости каскада с ОК на ВЧ. Количественно индуктивную составляющую выходного импеданса можно оценить следующим образом:
LвыхОК = rб/2πfTm
где m=(1,2…1,6).
Выражения для относительного коэффициента передачи Yв и
В области НЧ получим:
Kн = K0/(1 + 1/jωτн),
где τн — постоянная времени разделительной цепи в области НЧ. далее все так же, как для каскада с ОЭ.
Характеристики БТ при различных схемах включения приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Характеристики БТ при различных схемах включения
| Параметр | Схема | ||
|---|---|---|---|
| ОЭ | ОБ | ОК | |
| Rвх | Сотни Ом | Единицы, десятки Ом | Единицы кОм |
| Rвых | Единицы кОм | Единицы кОм | Единицы, десятки Ом |
| KU | >>1 | >>1 | <1 |
| KI | >>1 | <1 | >>1 |
| KP | KI·KU | ≈ KU | ≈ KI |
2.9. Усилительный каскад на полевом транзисторе с ОИ
Среди усилительных каскадов, выполненных на полевых транзисторах, наиболее широкое применение получил каскад, в котором ПТ включен по схеме с общим истоком. На рисунке 2.29 приведена принципиальная схема наиболее распространенного варианта каскада с ОИ с цепью автосмещения, служащей для обеспечения режима работы ПТ по постоянному току.
Если БТ разделяется на два типа — p-n-p и n-p-n, отличающиеся противоположными полярностями питающих напряжений, то разновидностей ПТ существует, по меньшей мере, шесть. Рассмотрим схему рисунка 2.29, где изображен ПТ с p-n переходом и n-каналом. Анализ каскадов на других типах ПТ будет отличаться лишь в незначительных деталях.
Рисунок 2.29. Усилительный каскад с ОИ
Выходные статические вольтамперные характеристики (ВАХ) ПТ представлены на рисунке 2.30. В отличие от БТ, у ВАХ ПТ имеется значительная область управляемого сопротивления, в которой возможно использование ПТ в качестве электронного управляемого резистора. В качестве усилительного элемента ПТ используется в области усиления.
Рисунок 2.30. Выходные статические характеристики ПТ
В отсутствие входного сигнала каскад работает в режиме покоя. С помощью резистора Rи задается напряжение смещения U0=Iс0·Rи, которое определяет ток покоя стока Iс0.
Координаты рабочей точки определяются соотношениями:
Uс0 ≥ Uвых + UR,