Принципы построения усилительных каскадов. Частотные свойства усилительных каскадов

Общая схема усилит каскада:

УЭ-управляющий эл-т(транзистор или лампа); -разделитилельные конденсаторы; R-токоограничивающий резистор; -сопротивление нагрузки; (t)-входной сигнал; (t)-усиленный выходной сигнал.

= - выходное напряжение каскада в отсутствии сигнала.

- макс возмож ток. = = - оптим-ный ток смещения. подмешивает сигнал к напряж-ю смещения на выходе, деляет постоянную составляющую на выходе. Сопротив-е конденсаторов д/сигналов пренебрежимо мало: . Для сигнала вывод t и общ клемма источника оказ-ся закороченными, т.к.. на выходе источника исп-т емкостной фильтр.

Усилительная схема каскада с общим эмиттером и её расчет.

задают режим покоя или постоянное смещение каскада. ограничивают ток . – образуют входной делитель напряжения.

; ,

где - предельный ток,к-й может протекать через транзистор.

=4 и

и =1+

Рассмотрим режим сигнала на входе: ; говорят, что конденсатор закорачивает , а клеммы источника питания закорочены.На основе схемы замещения транзистора можно построить схему замещения каскада.

Св-ва каскада на основе замещения цепи:

= = || ||(p+1) ; = || = ; = || ; - = ; >>( +1) ; : = ; = ;

= - коэф-т усиления по напряжению.

= - ; знак «-» означает, что каскад усиления явл-ся инвертирующим т.е. меняет знак входного сигнала.

; вернемся к (*): = ; = ;; - = - ; каскад усиливает и ток, и напряж-е, и,соотв-но, мощность. = -коэф. мощности сигнала.

32. Усилительная схема каскада с общим коллектором и её расчет.

Схему рис. называют каскадом с общим коллектором (ОК), потому что коллекторный вывод транзистора по переменному току является общим электродом для входной и выходной цепей каскада. Схема также называется эмиттерным повторителем, т.к. выходное напряжение, снимаемое с эмиттера транзистора близко по величине входному напряжению (U_вых = U_вх + U_бэ U_вх) и совпадает с ним по фазе.

Расчет каскада по постоянному току проводят аналогично со схемой ОЭ. Резистор Rэ в схеме выполняет ту же функцию, что и резистор Rк в схеме ОЭ – создание изменяющегося напряжения в выходной цепи за счет протекания в ней тока, по цепи базы. Конденсаторы Ср1 и Ср2 являются разделительными, а резисторы R1 и R2 предназначены для задания рабочей точки, причем для повышения входного сопротивления резистор R2 в схему часто на вводят. Входное сопротивление каскада ОК определяется параллельно включенными сопротивлениями R1, R2 и сопротивлением входной цепи транзистора rвх: Rвх = R1 || R2 || rвх. Из эквивалентной схемы замещения рис.1.23б можно найти: Uвх = Iб [rб + (1 + )(rэ + Rэ || Rн)], а разделив левую и правую часть уравнения на Iб получим: rвх = rб + (1 + )(rэ + Rэ || Rн). Если принять, что rэ и rб значительно меньше других составляющих полученного выражения, то входное сопротивление транзистора, включенного по схеме ОЭ rвх (1 + )(Rэ || Rн), а входное сопротивление каскада ОК: Rвх R1 || R2 || (1 + )(Rэ || Rн).При достаточно высокоомном входном делителе и транзисторе с высоким входное сопротивление каскада может достигать десятков-сотен кОм, что является одним из важнейших достоинств каскада ОК. Коэффициент усиления по току можно определить, используя эквивалентную схему замещения, аналогично каскаду ОК . Ток нагрузки является частью эмиттерного тока транзистора, поэтому:

откуда: .

Выразив аналогично схеме ОЭ ток базы через входной ток каскада получаем: . Разделив левую и правую часть уравнения на I_вх имеем: , т.е. коэффициент усиления каскада ОК зависит от соотношений R_вх и r_вх, а также R_э и R_н. Если предположить, что R_вх r_вх, имеем;

. Таким образом, каскад ОК обеспечивает усиление по току, причем при R_э = R_к и одинаковых значениях Rн коэффициенты усиления по току в схемах ОК и ОЭ примерно одинаковы. Коэффициент усиления по напряжению аналогично схеме ОЭ может быть определен как: . После подстановки значения К_I: . Для оценки коэффициента усиления каскада ОК по напряжению примем R_вх >> R_г и считаем делитель в цепи базы достаточно высокоомным. Это позволяет принять и получить К_U 1. Точный расчет дает К_U < 1 и в пределе стремится к единице. Выходное сопротивление каскада ОК представляет собой сопротивление со стороны эмиттера, которое из эквивалентной схемы замещения определяется как: . Выходное сопротивление каскада ОК мало и составляет 10 - 50 Ом, поэтому каскад ОК целесообразно использовать при необходимости согласования выходной цепи усилителя с низкоомным сопротивлением нагрузки.