Усилительный каскад ОК (эмиттерный повторитель)

Принципиальная схема эмиттерного повторителя показана на рис. 8.  В этой схеме коллектор транзистора по переменному току подключен к нулевой шине через малое сопротивление фильтрующих конденсаторов источника питания, в результате коллектор является общей точкой для входной и выходной цепи каскада. Схему эмиттерного повторителя можно рассматривать как схему каскада с общим эмиттером, охваченную сто процентной отрицательной обратной связью по току, где  результирующее входное напряжение между базой и эмиттером определяется разностью входного и выходного напряжения усилительного каскада:   

 

.

 

 

Рисунок 8 – Усилительный каскад ОК  

 

Параметры каскада с общим коллектором могут быть найдены из схемы замещения для переменного тока в области средних частот представленной на рис. 9.

 

 

Рисунок 9 – Схема замещения усилительного каскада ОК

 

На основании первого закона Кирхгофа

 

.

 

Откуда    ,

 

где , ,  и  - действующие значения токов и напряжений.

 

На основании второго закона Кирхгофа

 

.

 

Откуда входное сопротивление .

 

, откуда

 

.

 

Выходное сопротивление эмиттерного повторителя без учета влияния сопротивления источника входного сигнала приближенно можно определить из соотношения

.

 

В схеме эмиттерного повторителя фаза выходного напряжения совпадает с фазой входного.

Эмиттерные повторители широко применяются для согласования по мощности источника сигнала с высоким выходным сопротивлением и приемника сигнала с низким входным сопротивлением.

Усилительный каскад общим истоком и с истоковой стабилизацией

Режима работы

Принцип построения усилительных каскадов на полевых транзисторах тот же, что и каскадов на биполярных транзисторах. Особенность заключается в том, что полевой транзистор управляется напряжением, а не током. По этой причине задание режима покоя в каскадах на полевых транзисторах осуществляется подачей во входную цепь каскада постоянного напряжения соответствующей величины и полярности.

На рис. 10 приведена схема  усилительного каскада на полевом транзистора с p – каналом. Транзистор включен по схеме с общим истоком с автоматическим смещением рабочей точки.

 

 

Рисунок 10 – Каскад с ОИ с истоковой стабилизацией режима работы

 

На рис. 11 изображено семейство статических выходных вольт – амперных характеристик транзистора с кривой допустимой мощности , линия нагрузки по постоянному току, описываемая выражением

,      

 

где  - напряжение питания;      

 - ток стока,

а также сток-затворная характеристика усилительного каскада.

 

Основным элементом каскада являются полевой транзистор VT. Последовательно с ним включен резистор , который выполняет роль стоковой нагрузки.

Для разделения постоянной и переменной составляющих тока стока  нагрузка  присоединена к стоку транзистора через разделительный конденсатор . Элементы  и  предназначены для задания напряжения  в режиме покоя. Резистор  создает в каскаде отрицательную обратную связь по постоянному току, служащую для стабилизации режима покоя при изменении температуры и разбросе параметров транзистора, конденсатор  предназначен для исключения отрицательной обратной связи по переменному току. Конденсатор связи  обеспечивает связь каскада с источником входного сигнала.

 

 

 

Рисунок 11 – графический анализ работы усилительного каскада ОИ

 

Напряжение покоя  создается следующим образом.  С помощью резистора  обеспечивается равенство потенциалов затвора и нижнего вывода резистора . В результате падение напряжения  на резисторе  оказывается приложено между затвором и истоком транзистора. Сопротивление  выбирают на несколько порядков меньше входного сопротивления транзистора. Это необходимо для исключения влияния температурной нестабильности, и разброса значений входного сопротивления каскада.

    Таким образом, необходимую величину и полярность напряжения смещения получают на резисторе  за счет протекания через него тока . Величина и полярность напряжения смещения для транзистора с каналом - типа находится из следующих соотношений:

 

, ,

 

.

 

При этом сопротивление резистора  выбирают такой величины, чтобы все изменение входного сигнала находилась на линейном участке сток-затворной динамической характеристики.

Основные параметры усилительного каскада находятся из соотношений вытекающих из его схемы замещения для переменного тока средних частот (рис. 12).

 

 

Рисунок 12 – П-образная схема замещения усилительного каскада с ОИ

 

где ,  и   - действующие значения напряжений и токов.

       

Входное сопротивление представляет цепь образованную параллельно включенными сопротивлением  и проводимостью , откуда  

 

 

   Выходное сопротивление представляет цепь образованную параллельно включенными сопротивлением  и проводимостью .

 

   Выходное падение напряжения отстает от входного на  и равно

 

.

 

Откуда коэффициент усиления такого каскада по напряжению равен

 

,

 

где  - крутизна транзистора, ().