"Схемотехника аналоговых электронных устройств" - читать интересную книгу автора (Красько А. С.)

2.8. Усилительный каскад на биполярном транзисторе с ОК

Схема каскада с ОК с эмиттерной схемой термостабилизацией приведена на рисунке 2.26.

Рисунок 2.26. Усилительный каскад с ОК

Схема для частот сигнала изображена на рисунке 2.27.

Рисунок 2.27. Схема каскада с ОК для частот сигнаа

Каскад с ОК называют еще "повторителем напряжения" или "эмиттерным повторителем", т.к. коэффициент передачи по напряжению этого каскада меньше единицы, что вытекает из его дальнейшего анализа.

При подаче на базу положительной полуволны входного синусоидального сигнала будет увеличиваться ток коллектора и, следовательно, ток эмиттера. В результате падение напряжения на Rэ увеличится, т.е. произойдет формирование положительной полуволны выходного напряжения. Таким образом, каскад с ОК не инвертирует входной сигнал.

Напряжение сигнала, приложенное к эмиттерному переходу, является разностью между U_вх и U_вых. Чем больше и U_вых (при заданном U_вх), тем меньше окажется напряжение, приложенное к эмиттерному переходу, что будет приводить к уменьшению тока эмиттера и, соответственно, к уменьшению U_вых, т.е. в каскаде с ОК проявляется действие ООС, причем 100%-ной.

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 R_экв = R_э #8741; R_н, F = 1 + S₀R_экв — глубина ООС;

R_вх = R₁₂ #8741; R_{вх T},

где R_{вх T} — входное сопротивление собственно транзистора,

R_{вх T} = r_б + (1 + H_21э)·(r_э + #916;_r + R_экв);

R_вых = R₁₂ #8741; R_{вых T},

где R_{вых T} — выходное сопротивление собственно транзистора,

т.к. S₀gt;gt;g и при работе каскада от низкоомного источника сигнала (при этом R_б=R₁₂#8741;R_г) второе слагаемое оказывается существенно меньше первого. В целом

R_вых #8776; 1/S₀,

потому, что, как правило, R_э gt;gt; 1/S₀.

В области ВЧ получим:

где #964;_вОК — постоянная времени каскада в области ВЧ, #964;_вОК =(#964;+C_нR_экв)/F; #964; — постоянная времени БТ.

Y_вх #8776; 1/R₁₂ + (1/R_вхT + j#969;C_{вх дин}),

где C_{вх дин}=C_к+C_н/(H_21э+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:

L_выхОК = r_б/2#960;f_Tm

где m=(1,2…1,6).

Выражения для относительного коэффициента передачи Y_в и коэффициента частотных искажений M_в и соотношения для построения АЧХ и ФЧХ каскада с ОК аналогичны приведенным в разделе 2.5 для каскада с ОЭ.

 В области НЧ получим:

K_н = K₀/(1 + 1/j#969;#964;_н),

где #964;_н — 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