Усилительные каскады и повторители

В АИС наибольшее распространение получили схемы с общим эмиттером (ОЭ) и непосредственными (гальваническими) связями между каскадами. Схемы с общей базой используются значительно реже (на СВЧ) и будут рассмотрены в специальных курсах. Простейший усилительный каскад с двумя источниками питания показан на рис. 2.12. Схема содержит n–р–n-транзистор и резистор R_до, исключающий протекание переменной составляющей выходного тока через источник питания Е_до (шунтирование нагрузки). Резисторы R_до і R_е задают (совместно с источниками питания) рабочую точку транзистора (значения I_до(0) и U_кэ(0)). Рабочая точка должна соответcтвовать активному режиму работы. Рис. 2.12 Источник входного сигнала показан в виде генератора напряжения с эдс u_вх и внутренним сопротивлением R_r, которые определя­ются предыдущим усилительным каскадом. Отметим, что источник входного сигнала обязательно должен пропускать постоянную составляющую тока базы. С помощью сопротивления нагрузки R_N отображается входное сопротивление последующего каскада. Для определения основных параметров усилительного каскада R_вх, K_в, K_Мені воспользуемся методикой изложенной в [8]. При выводе будем считать, что R_N < R_до. В результате расчета получим R_вх = h₂₁ R_е, K_Мені= h₂₁, K_в= -R_N/R_е. Если в качестве нагрузки выступает аналогичный усилитель каскад с входным сопротивлением R_вх, то К_в = -h₂₁ R_в/ R_вх = -h₂₁. Таким образом, в цепочке одинаковых усилительных каскадов усиление как по току, так и по напряжению определяется параметром h₂₁. Для построения усилительных каскадов на полевых транзисторах используются транзисторы как с управляющим переходом, так и МДП- транзисторы, работающие в режиме насыщения. В большинстве случаев применяются включения транзисторов с общим истоком (ОИ). Схема с общим затвором используется в СВЧ-диапазоне. Ранее [8] было показано, что коэффициент усиления по напряжению в схеме ОИ определяется как K_в = -SR_N. Крутизна S маломощных полевых транзисторов не велика. Коэффициент усиления в реальных схемах не превышает десяти. Поэтому в аналоговой технике биполярные транзисторы используются чаще, чем полевые. Эти транзисторы применяют в входных каскадах, когда требуется большое входное сопротивление. Повторителями напряжения называются каскады с коэффициентом усиления по напряжению близким к единице, не изменяющие фазу выходного сигнала и обладающие высоким входным и низким выходным сопротивлениями по сравнению с простейшими усилительными касскадами. Для построения повторителей используют каскады с общим коллектором (эмиттерный повторитель) и с общим стоком (истоковый повторитель). Принципиальная схема эмиттерного повторителя приведена на рис. 2.13. Рис. 2.13 Из рис. 2.13 следует, что в первом приближении выходное напряжение повторяет входное. При наличии двух источников питания схема повторяет сигналы любой полярности.