Всем доброго времени суток! В прошлом посте я рассказал про некоторые характеристики входных транзисторных усилителей включённых по схеме с общим эмиттером и с общим коллектором. Ниже я расскажу о выходных и предоконечных каскадах усиления

 

на транзисторах.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Прежде всего, выходные каскады

 

предназначены для создания необходимой мощности в нагрузке усилителя. Вообще же не всякий усилитель является усилителем мощности. Что бы усилитель считался таким необходимо, чтобы выходная мощность усиленного сигнала была сопоставима с мощностью, которую подводят от источника питания. Усилители мощность в большинстве случаев работают в режиме класса усиления B или AB, но встречаются также и выходные усилители работающие в классе А (особенно в маломощной переносной аппаратуре). Также выходные каскады усиления могут быть
трансформаторными
или
бестрансформаторными
, в зависимости от того, как они взаимодействуют с нагрузкой.

Предоконечные каскады

служат в первую очередь для возбуждения выходных каскадов, так как в большинстве случаев усиления выходных каскадов не хватает. Также как и выходные каскады предоконечные могут быть трансформаторные и бестрансформаторые (резисторные и резисторно-емкостные), а также
однотактные
(класс усиления А) и
двухтактные
(класс усиления В и АВ).

Бестрансформаторные каскады

Начнём пожалуй с наиболее распространённых в настоящее время выходных и предоконечных каскадов – бестрансформаторных

 

, которые в настоящее время наиболее распространены. Данные типы каскадов называют также каскадами с резисторной или резисторно-емкостной нагрузкой, так как нагрузка связана с транзистором через некоторое сопротивление или через дополнительный конденсатор, который убирает постоянную составляющую сигнала. Как уже упоминалось выше бестрансформаторные каскады работают в однотактном или двухтактном режиме.

Однотактный выходной каскад

Однотактные бестрансформаторные схемы

выходных каскадов используют только
режим усиления класса А
. В таких каскадах нагрузка RН включается непосредственно в цепь коллектора или эмиттера транзистора. Данные типы каскадов имеют ограниченное применение: они используются в маломощных усилителях, где в качестве нагрузки используется головные телефоны («наушники») с сопротивлением 50 – 450 Ом и имеющие выходную мощность до нескольких милливатт.
Типовая схема однотактного бестрансформаторного каскада.
В качестве примера представлена типовая схема однотактного бестрансформаторного каскада с транзистором, включённым по схеме с ОЭ. Данная схема имеет усилительный транзистор (VT1) и телефон (BF1) в качестве нагрузки. Резисторы Rb1, Rb2, RE и конденсатор СE являются элементами цепей питания, а конденсатор СP служит для связи с предыдущим каскадом.

Данный тип каскада усиления характеризуется следующими показателями: выходная мощность, электрический КПД, частотная характеристика.

Выходная мощность

, которую может отдать данный каскад в нагрузку, зависит прежде всего от напряжения источника питания (Е0) и сопротивления нагрузки (RH), в качестве которой выступает телефон BF1. При этом ток покоя транзистора (IC) не должен превышать 0,5 IC max, а максимальное напряжение напряжения питания (Е0) не превышать 0,5 UCЕ max. Ориентировочно выходную мощность можно рассчитать по следующим формулам:

Электрический КПД

усилительного каскада в режиме усиления класса А практически не превышает 0,25 – 0,475 и возрастает с увеличением напряжения питания.

 

Основные недостатки однатактного

бестрансформаторного каскада являются низкий КПД и плохое использование транзистора по мощности в связи с чем данные типы каскадов применяются в маломощных усилителях до нескольких милливатт или в качестве
предоконечных
для возбуждения двухтактных оконечных каскадов.

Двухтактный выходной каскад

Двухтактные схемы

выходных каскадов работают в режиме усиления класса В и АВ. Как упоминалось в предыдущем посте в классе усиления В и АВ транзисторы усиливают только одну полуволну сигнала, так вот, чтобы был усилен полный сигнал необходимо использовать как минимум два транзистора, каждый из которых усиливает свою полуволну. Для того чтобы происходило усиление обеих полуволн двухтактные усилительные каскады выполняют на транзисторах различной структуры (p-n-p и n-p-n), но параметры которых если не одинаковы, то довольно близки по значению и отличаются лишь на несколько процентов. Такие транзисторы называются
комплементарными
.
Типовые схемы двухтактного усилителя: слева – схема с дополнительной симметрией и справа – схема с обратной связью.
Среди двухтактных бестрансформаторных усилителей

 

наибольшее распространение получила
схема с дополнительной симметрией
. В которой в качестве выходного каскада используются
комплементарные транзисторы
с ОК (VT2 и VT3) и
предоконечный однотактный каскад
(транзистор VT1). Резистор R1 является коллекторной нагрузкой VT1, а R2 используется для задания тока смещения (напомню, что при работе в классе АВ необходимо задать небольшой начальное напряжение смещения для избегания искажений). Конденсатор СР предназначен для связи выходного каскада с нагрузкой и разделения постоянной и переменной составляющей сигнала. Подбором сопротивлений резисторов R1 и R2 устанавливают напряжение симметрии в точке соединения транзисторов VT2, VT3 и конденсатора СР.

Обозначим параметры, которые характеризуют двухтактный бестрансформаторный каскад.

Выходная мощность

двухтактных бестрансформаторных каскадов ограниченна прежде всего напряжением питания (Е0) усилительного каскада и сопротивлением нагрузки(RH). Снижение выходной мощности происходит, прежде всего, из-за параметров транзисторов выходного каскада, прежде всего это сопротивление насыщения транзистора в режиме большого сигнала (ΔЕ0) и сопротивление в цепи эмиттера в случае использования составных транзисторов. Приблизительное значение выходной мощности и некоторых других параметров можно рассчитать по следующим формулам:

 

— максимальное значение выходной мощности:

— максимальный ток, протекающий через коллекторы транзисторов:

Электрический КПД

данного типа выходного каскада в максимальном случае в классе усиления В составляет 0,785, однако в режиме АВ, за счёт задания начального тока покоя и за счёт падения напряжения на насыщении (ΔЕ0) выходных транзисторов, он имеет несколько меньшую величину и возрастает с увеличением напряжения питания (Е0).

 

 

Основы электроакустики


Выходные каскады усилителей Назначение выходных каскадов. Выходной каскад предназначен для отдачи в нагрузку заданной мощности сигнала при высоком кпд и минимальном уровне нелинейных и частотных искажений. Основными эксплуатационными показателями выходного каскада являются отдаваемая в нагрузку полезная мощность и кпд, качест­венными — уровень нелинейных искажений и полоса пропускания. Нелинейные искажения и кпд каскада зависят от выбора рабочей точки транзистора (электронной лампы). При большой величине сигнала нелинейные искажения в выходных каскадах на транзи­сторах возникают из-за нелинейности входных и выходных характе­ристик. При жестких требованиях к уровню нелинейных искаже­ний выходной каскад используют в режиме А, для получения высо­кого кпд — в режимах АВ и В.

Способы подключения нагрузки. По способу подключения нагруз­ки различают выходные каскады

  • с непосредственным включением нагрузки
  • резисторные
  • трансформаторные
  • дроссельные.

При непосредственном включении нагрузки в выходную цепь усилительного элемента без выходного устройства уп­рощается схема усилителя, отсутствуют дополнительные потери, а также нелинейные и частотные искажения, которые вносятся вы­ходным устройством. Недостатками непосредственного включения нагрузки являются прохождение через нагрузку постоянной состав­ляющей тока питания и невысокий кпд схемы (около 20 % в тран­зисторах и 10:% в ламповых схемах усиления).

В резисторных выходных каскадах нагрузка включа в выходную цепь через резисторно-емкостное — выходное уст­ройство. Ток питания через нагрузку не проходит, в схеме отсутству­ют дорогие громоздкие детали; обеспечивается пропускание широ­кой полосы рабочих частот. При включении нагрузки через RС-эле-менты кпд схемы мал (порядка 5 — 6 % на транзисторах и еще меньше в ламповых каскадах), поэтому такое включение целесооб­разно лишь при небольшой выходной мощности.

 

Трансформаторные и дроссельные выходные каскады позволяю т получить в нагрузке наибольшую неискаженную мощ­ность. При трансформаторном подключении нагрузки постоянная составляющая выходного тока не проходит через сопротивление на­грузки, поэтому .уменьшается расход потребляемой мощности пи­тания и повышается кпд. Трансформаторный каскад может обес­печить относительно высокий кпд при различных нагрузках.

Схемы выходных каскадов. Выходные каскады могут быть

  • однотактными
  • двухтактными.

Однотактные каскады используются при относительна малых выходных мощностях, двухтактные — при больших. В однотактных схемах транзисторы работают в режиме А, в двухтактных — в режимах А, АВ или В. Наиболее экономичной является двухтактная схема выходного каскада, работающая в ре­жиме В.

В зависимости от требований к отдаваемой мощности и уровню нелинейных искажений-транзисторы в выходных каскадах могут работать с ОЭ или ОБ. Электронные лампы в выходных каскадах обычно включают с общим катодом, что позволяет осуществить возбуждение сигналов с малой амплитудой. Схема с ОЭ обеспечи­вает наибольшее усиление по мощности, однако в ней возрастают нелинейные искажения, а также неэкономичны по потреблению энергии цепи стабилизации режима. В схеме с ОБ транзисторы мо­гут работать с большим напряжением на коллекторе и иметь срав­нительно линейную переходную характеристику. Схема с ОБ поз­воляет получить меньший коэффициент нелинейных искажений и стабильный режим работы каскада при изменениях температуры, напряжения питания и замене транзистора. В схеме с ОБ велик входной ток сигнала, что требует отдачи большей мощности пред­варительным каскадам и заставляет выполнять их с транформаторным выходом.

Однотактные выходные каскады. Схемы однотактных выходных каскадов с трансформаторным включением нагрузки с ОЭ и ОБ могут быть использованы лишь в режиме А. Для уменьшения коллекторного тока, вызванного изменениями режима, в схемы введены элементы Rэ, Сэ эмиттерной стабилизации. В схеме с ОБ сопротивлением эмиттерной стабилизации является активное сопротивление вторичной обмотки трансформа­тора Tpl; если его недостаточно, в цепь эмиттера дополнительно включают резистор Rэ и шунтируют по переменному току конден­сатором Сэ.

Обычно оптимальное сопротивление нагрузки выходной цепи для транзисторов составляет десятки — сотни омов, для электрон­ных ламп — единицы килоомов, а сопротивление внешней нагрузки усилителя — единицы — десятки омов (например, сопротивление звуковой катушки головки динамического громкоговорителя 3 — 10 Ом). Непосредственное включение низкоомного сопротивления нагрузки в выходную цепь усилительного элемента вызовет умень­шение мощности, отдаваемой усилителем в нагрузку, а также рост нелинейных искажений. Трансформаторное включение нагрузки обеспечивает согласование фактической нагрузки усилителя с оп­тимальной нагрузкой выходной цепи усилительного элемента.

Однотактные выходные каскады имеют малый кпд. Использова­ние в схеме более мощных транзисторов позволяет повышать от­даваемую неискаженную мощность. Однако кпд при этом не по­вышается, а наличие большого подмагничивающего тока в первич­ной обмотке трансформатора снижает индуктивность и тем самым ухудшает передачу низших частот. Лучшие показатели можно по­лучить от выходного каскада, выполненного по двухтактной схеме.

Двухтактные выходные каскады. Двухтактные трансформатор­ные усилители (ДТУ) позволяют получить большую выходную мощность полезного сигнала. Выходная мощность каскада опреде­ляется типом усилительных приборов и режимом их работы; кпд зависит только от режима работы.

 

Схема ДТУ состоит из двух идентичных однотактных усилите­лей (плеч) на транзисторах или электронных лампах» работающих на общую нагрузку. Плечи электрически симметричны (имеют одинаковые параметры усилительных элемен­тов и режимы их питания).

При подаче на входной трансформатор ТрГ усилителя пере­менного синусоидального напряжения снимают с его вторичных полуобмоток равные, но противофазные (сдвинуты на 180°) напряжения UBX1 и UBX2 которые действуют .в Каждом плече между базой и эмиттером транзисторов VI и V2. Токи iK1 и iк2 в коллекторной цепи каждого транзистора в схеме с ОЭ противоположны по фазе управляющим напряжениям на базе (см. рис. 88, а, б), поэтому сдвиг фаз между токами iк1 и шK2 соста­вит также 180°

Через первичную обмотку выходного трансформатора Тр2 кол­лекторные токи транзисторов VI и V2 проходят в противоположи ных направлениях, поэтому магнит­ные потоки, создаваемые ими в сер­дечнике трансформатора, будут иметь результирующий сдвиг по фазе 360° (на 180° они сдвинуты за счет сдвига напряжений на базах и еще на 180° из-за прохождения токов iK1 и t*K2 в противоположных направле­ниях). Переменный магнитный поток в сердечнике и ток вторичной обмот­ки Тр2 (ток нагрузки) пропорцио­нальны разности токов: Ф=KПр(iк1 — ikz) = Дпр(Iок1+Iк1т Sin wt —> Iок2 +Iк2т sin wt), где Kпр — коэффици­ент пропорциональности. При идентичности плеч постоян­ные составляющие коллекторного то­ка равны Iок1=Iок2. Эти токи прохо­дят по первичной обмотке выходного трансформатора Тр2 в противополож­ных направлениях, поэтому намагни­чивающие силы этих токов взаимно компенсируются вследствие чего вы­ходной трансформатор работает без постоянного подмагничивания.

Поскольку Iк1т=Iк2т=Iкт, переменный магнитный поток Ф= Кпр(1к1т Sin wt + Iк2т sin wt) = 2KПрIкт sin wt.

Во вторичной обмотке выходного трансформатора под действи­ем этого потока будет индуктироваться эдс, пропорциональная удвоенной амплитуде переменного коллекторного тока. В резуль­тате мощность, отдаваемая двухтактным усилителем, будет вдвое больше мощности, отдаваемой транзистором каждого плеча каскада.

В Двухтактной схеме Компенсируются четные гармоники усили­ваемого тока. Гармоники совпадают по фазе, но проходят в-проти­воположных направлениях по полуобмоткам трансформатора Тр2$ вследствие чего компенсируются их магнитные потоки и уменьша­ются нелинейные искажения усилителя. Уровень нелинейных иска­жений возрастает при несимметрии схемы (неидентичности пара­метров транзисторов или ламп в плечах схемы). Двухтактные выходные каскады допускают использование ре­жимов А, АВ и В. Наиболее часто они работают в режиме В, при котором рабочая точка выбирается в области отсечки коллекторного токаВ исходном состоянии в этом режиме тран­зисторы закрыты. При подаче даже слабого сигнала один из тран­зисторов открывается. Смена состояний транзисторов будет проис­ходить через половину периода усиливаемых колебаний.

Графики физических процессов в ДТУ, работающем в режиме В, Для более эффективного использования транзисторов выбирают напряжения UKm=EK, Iкт=Iк.макс, т. е. на­пряжение питания и амплитуду выходного тока ограничивают зна­чениями Eк

где Iкт = Iк.макс — Iк.мин; Uкт = Eк — (Uк.мин+АEк). Мощность, потребляемая от источника питания обоими тран­зисторами Ро = 2Eк(Iк.ср + Iк.мин), где 1«.ср = 1кт1п — постоянная составляющая полусинусоидального импульса выходного тока с ам­плитудой Iкт. Электрический кпд каскада (без учета потерь в трансформа­торе) здесь Uкт/Eк=Е — коэффициент использования коллекторного ис­точника. При Iкт>пIк.мин кпд nв~пз/4; при полном использовании коллекторного источника (з=1) кпд nв=nмакс=п/4=0,786, т.; е. 78,6%. Мощность, выделяемая на коллекторах обоих транзисторов, 2РК=Р0 — P=PI(nв — Р)=Р(1 — nв)/nв. Чтобы избежать перегрузки транзисторов, мощность, отдаваемая нагрузке двухтактным выход­ным каскадом в режиме В, Рк.макс> (0,25-0,3) РН/nТР. При большом уровне входного сигнала транзисторы большую часть полуперио­да работают в режиме насыщения с верхней отсечкой коллекторного тока, форма выходного сигнала приближается к прямоугольной.

 

При этом кпд может достигать 90 — 95 %, а мощность в нагрузке в 10 — 20 раз превышает мощность рассеивания на коллекторе. К преимуществам двухтактных схем относят: уменьшение не­линейных искажений по сравнению с однотактными схемами при одинаковой полезной мощности; отсутствие подмагничивания сер­дечника выходного трансформатора, что облегчает его конструкцию; меньшую чувствительность к пульсациям питающего напряжения, фону вследствие компенсации магнитных потоков, возбуждаемых противофазными коллекторными токами; снижение влияния на каскады предварительного усиления через источники питания из-за компенсации токов сигнала в питающих проводах, что позволяет упростить развязывающие фильтры.

Бестрансформаторные выходные каскады. Эти каскады выпол­няются на транзисторах с одинаковыми параметрами, но с различ­ным типом проводимости (со структурами р-n-р и n-р-n. При этом отпадает потребность во входном трансформаторе, ин­вертирующем сигнал на входе каскада. В такой схеме из-за различ­ной проводимости транзисторы будут работать поочередно при по­даче на вход переменного напряжения от обычного .усилительного каскада. Небольшое напряжение питания позволяет исключить и выходной трансформатор.

Бестрансформаторные каскады просты в исполнении, высоко­стабильны, малогабаритны, однако имеют меньший коэффициент |усиления по мощности, значительные нелинейные искажения, потреб­ляют большую мощность предоконечных каскадов. Нелинейные ис­кажения можно скомпенсировать введением более глубокой ООС.

Схемы бестрансформаторных выходных каскадов на составных транзисторах с различным типом проводимости обеспе­чивают более высокую чувствительность (за счет большего усиления по мощности) и меньшие нелинейные искажения.

Улучшение параметров выходного двухтактного каскада

Во всех транзисторных каскадах вообще и в двухтактном каскаде в частности возникают нелинейные искажения, которые зависят от многих факторов, а в частности от таких как нелинейность характеристик транзисторов и неполной симметрией плеч каскада. Чтобы уменьшить величину нелинейных искажений необходимо более тщательно подбирать транзисторы по величине коэффициента усиления, а также параметры самого каскада: режимы работы и применение отрицательной обратной связи.

Выходной каскад работающий в классе усиления B имеет значительно большие нелинейные искажения, чем каскад работающий в классе AB. Поэтому абсолютное большинство выходных каскадов работают в классе AB. Для установления такого режима работы необходимо создать некоторое напряжение смещения на базах транзисторов VT1 и VT2, которое зависит от величины сопротивления резистора R2. При этом уменьшается величина параметров Pвых.max и КПД каскада, поэтому величина тока коллектора транзисторов

VT1 и VT2 не должна превышать 0,1 iC max.

Для уменьшения зависимости параметров выходного каскада

 

от изменения температуры довольно часто вместо резистора R2 включают диоды или терморезисторы. В этом случае ток покоя выходных транзисторов устанавливается экспериментально: в случае, когда необходимо увеличить ток покоя последовательно с диодом включают резистор, а в случае, когда необходимо уменьшить ток покоя резистор ставят последовательно с диодом.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

↑ Глубоко в RMAA

Знаю что многие не жалуют эту программу, считая, что продукт задуман в помощь маркетологам, чтобы им было нас легче «охмурять». Но я считаю, что даже если это и так, то всё равно это всего лишь инструмент. Плохой или хороший, но это инструмент и надо уметь им пользоваться. Тем более, что инструмент-то на самом деле удобный!
Условия измерений.

Звуковой интерфейс «Creative E-MU 0204» имеет два линейных моно входа с сопротивлением 1,5 кОм и чувствительностью в крайнем левом положении регуляторов 6,5 dBV (2.11 Vrms среднеквадратичное, или 2,98 Vpp пиковое). В это положение и поставлю, так снимает все характеристики производитель. Два стерео выхода, линейный и телефонный, сопоставимые по уровню 6,7 dBV (2.16 Vrms среднеквадратичное или 3,05 Vpp пиковое).

Сначала испытывал телефонный выход интерфейса (собственно вся каша заварилась из-за него), подключая его выход напрямую к линейному входу (loopback), а затем протестировал три пары наушников с сопротивлением 120 Ом (Takstar TS-671), 72 Ома (ТДС-5), 32 Ома (Delta). Итого четыре измерения. Потом на выход интерфейса подключил вход собранного усилителя и проделал те же четыре измерения с его выхода.

Результаты сведены в таблице ниже. Толковать все полученные результаты не буду — уж слишком перегруженная получиться статья. В конце статьи прикрепляю файлы измерений *.sav, смотрите, кому интересно!

Результаты моих измерений в RMAA с интерпретацией


Рис. 6. Сводная таблица результатов тестирования

 


Рис. 7. Окно настройки уровня RMAA

Попутно сравнил нагрузочную способность интерфейса и усилителя по снижению выходного уровня под нагрузкой.


Рис. 8. Нагрузочная способность

Вот уже пошли весёлости. Как видим, с уменьшением сопротивления нагрузки идёт уменьшение выходного уровня на телефонном выходе интерфейса. Наш усилитель с этим справляется без снижения уровня.


Рис. 7а. Оценка RMAA подключения «выход интерфейса — линейный вход»

Общая оценка «отлично». Вот бы так под нагрузкой.


Рис. 7 б. Оценка RMAA подключения «выход интерфейса — линейный вход». Нагрузка — наушники Takstar

Ан нет. Коэффициент нелинейных искажений + шум уже только «хорошо», а интермодуляция + шум (0.264%) уже только «удовлетворительно». У меня есть предположение, что это связано с некорректной работой программы. Но об этом при рассмотрении графиков. Нехорошо (-60.2 dB) и с взаимным проникновением каналов.

 


Рис. 7в. Оценка RMAA подключения «выход усилителя — линейный вход». Нагрузка — наушники Takstar

Усилитель условно (-72 dB) провалил только взаимное проникновение каналов.


Рис. 9. АЧХ. Единственный график, где оказалось возможным, без ущерба для разборчивости, посмотреть одновременно результаты всех восьми измерений

По шести видим ровную сливающуюся линеечку. И только интерфейс, нагруженный на Такстары и Дельты, выдаёт причудливое отклонение АЧХ. Аж, страшно сказать, на 0.5 dB. Импеданс у ТДС – 5 линейный.


Рис. 10. Интермодуляционные искажения + Шум

Вот тут мы видим ещё одну причину, по которой мне захотелось собрать внешний усилитель. Замечательная кривая для ненагруженного выхода интерфейса начинает щетиниться пиками гармоник под нагрузкой. Возможно, это связано с некорректной работой программы по нормализации уровня, скорее всего она привязана к 1 кГц. Вот тут и вспомним тот подъем АЧХ. Возможно, именно он и стал причиной клипинга (программа, кстати, честно предупредила соответствующим окошком), который в свою очередь привёл к необъяснимому росту уровня искажений.

Попытки отключить нормализацию и немного снизить уровень ни к чему не привели. Отключение нормализации в бесплатной версии не работает.

Графики усилителя с нагрузкой и без неё скромно расположились посередине, позволив получить по этому параметру от RMAA отличную оценку.

 


Рис 10. Взаимное проникновение каналов

Наблюдаем такую же картину распределения результатов. «Лучший» и «худший» результаты — интерфейс. Усилитель — скромное «хорошо». Могу предположить проблемы питания как у интерфейса (питание организовано через USB от БП компьютера), так и в моем усилителе, запитанном хоть и от стабилизированного выпрямителя, но конструктивно не оптимального.


Рис 11. Интермодуляция. Переменная частота

Всё то же самое.


Рис 12. Частотный диапазон. Плавающий тон

Аналогично АЧХ.

Каскад с общей базой

Усилительный каскад с общей базой носит название повторителя тока. Повторителем тока называют усилитель с коэффициентом усиления по току KI = 1. Повторители тока, не обеспечивая усиления по току, имеют достаточно высокий коэффициент усиления по напряжению и, следовательно, по мощности. Типовая схема повторителя тока на биполярном транзисторе (каскад с ОБ) приведена на рисунке 2.33.

Рисунок 2.33 – Усилительный каскад с ОБ

 

Отсутствие усиления тока в усилительном каскаде с ОБ является главным недостатком данной схемы. Поэтому схема с ОБ в каскадах предварительного усиления применяется реже, чем схема с ОЭ. Однако схема с ОБ обладает и рядом преимуществ. Во-первых, каскад с ОБне инвертирует входного сигнала (то есть в пределах полосы пропускания фазы сигналов на входе и выходе усилителя совпадают). Во-вторых, ширина полосы пропускания в каскаде с ОБ больше, чем в каскаде с ОЭ (за счет расширения в область ВЧ).

Эквивалентная схема каскада с ОБ представлена на рисунке 2.34. Воспользуемся этой схемой для составления математических соотношений, позволяющих определять основные параметры каскада с ОБ.


Рисунок 2.34 – Эквивалентная схема каскада с ОБ для области средних частот

Входное сопротивление каскада равно:

, (2.71)

где h21Б – коэффициент передачи тока со входа на выход транзистора в схеме с ОБ (h21Б = aст = 0,95 … 0,998).

Значения дифференциального сопротивления эмиттерной области rЭ, как правило, не превышают несколько десятков ом, поэтому входное сопротивление каскада с ОБ, как минимум в (1 + h21Э) раз, меньше, чем каскада с ОЭ.

Выходное сопротивление каскада такое же, как и в каскаде с ОЭ (то есть определяется выражением (2.61)):

 

Коэффициент усиления напряжения каскада с ОБ в области средних частот равен

. (2.72)

Из выражения (2.72) следует, что поскольку aст < 1, то для обеспечения большого значения KU необходимо, чтобы каскад работал на высокоомную нагрузку.

Коэффициент усиления тока в каскаде с ОБ равен:

. (2.73)

При Rк >> Rн коэффициент усиления тока KI » aст. Из выражения (2.73) следует, что в каскаде с ОБ коэффициент усиления тока всегда меньше единицы.

Как видно из схемы (рисунок 2.33), каскад охвачен глубокой отрицательной обратной связью по току, поскольку выходной коллекторный ток полностью протекает через входную эмиттерную цепь. Благодаря этому повторитель тока по схеме с общей базой имеет очень низкое входное сопротивление, практически равное rЭ.

Низкоомный вход повторителя тока по схеме с общей базой имеет ряд преимуществ:

 

— уменьшаются частотные искажения, связанные с наличием входной емкости каскада;

— более эффективно используется источник сигнала, который практически работает в режиме короткого замыкания;

— глубокая отрицательная обратная связь приводит к увеличению выходного сопротивления и снижению выходной емкости;

— нейтрализуется паразитная обратная связь через проходную емкость СКБ;

— входной сигнал передается на выход без изменения фазы.

От admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *