Спеціальні схеми підсилювальних каскадів
1. Підсилювальні каскади на складових транзисторах
2. Підсилювальні каскади з динамічними навантаженнями
3. Каскадні підсилювачі
4. Багатокаскадні підсилювачі. Амплітудно-частотні характеристики багатокаскадних підсилювачів
5. Перехідні характеристики багатокаскадних підсилювачів
6. Вибір числа каскадів імпульсних підсилювачів
1. Підсилювальні каскади на складових транзисторах
Складовий транзистор – це поєднання двох або більше транзисторів, що утворюють активний триполюсник з новими параметрами та характеристиками.
В інтегральних мікросхем формуються складові транзистори, що складаються в основному з двох активних елементів. На дискретних елементах можуть включати три транзистори. Більше число транзисторів поки що не застосовується, оскільки за наявних потужностях транзисторів вхідний транзистор працюватиме за малих струмах, т. е. в «голодному» режимі, чому параметри складеного транзистора сильно залежатиме від температури. Використовуючи відомі схеми нормального включення транзистори (ОІ, ОС, ОЗ та ОЕ, ОК, ПРО) можна отримати різні складові транзистори:
– два біполярні транзистори одного або різного типів провідності;
– біполярний та польовий транзистори;
– два польові транзистори з однаковими чи протилежними провідностями каналів.
Розглянемо різні варіанти складових транзисторів.
1) Складовий транзистор на двох біполярних транзисторах типу n-p-n, включених за схемою із загальним колектором.
Вхідний опір складеного транзистора
струм емітера першого транзистора
Таким чином вхідний опір складеного транзистора набагато більше вхідного опору одного транзистора.
Коефіцієнт посилення струму
Таким чином коефіцієнт посилення струму складеного транзистора набагато більше коефіцієнта посилення струму одного транзистора. Оскільки колектори транзисторів з'єднані паралельно, вихідна провідність складеного транзистора
2) Складовий транзистор p-n-p типу.
Вхідний опір складеного транзистора визначається вхідним опором першого транзистора:
Вихідна провідність визначається вихідною провідністю другого транзистора:
Посилення струму
З боку входу цей складовий транзистор є p-n-p транзистор.
Розглянемо кілька прикладів застосування складених транзисторів.
Вхідний струм транзистора VT2 є емітерним струмом транзистора VT1, який досить малий. Вхідний струм транзистора VT1 – величина ще менша, тобто транзистор VT1 працює у «голодному» режимі. Голодний режим першого транзистора помітно зменшує його коефіцієнт посилення струму і в цілому коефіцієнт посилення складеного транзистора (
Це можна послабити чи нейтралізувати, підключивши додатковий резистор R. У цьому емітерний струм першого транзистора не обмежується струмом бази другого транзистора, а коефіцієнт посилення струму першого транзистора збільшується.
Для нормального режиму живлення перших транзисторів по постійному струму включаються резистори R. Схеми підвищують вхідний опір, особливо якщо транзистори VT1 замінити на польові.
Складові транзистори застосовуються:
1. У потужних кінцевих безтрансформаторних каскадах.
2. В інтегральних мікросхемах, де два транзистори вдається виконати без збільшення площі кристала, обсягом одного транзистора.
Застосування складових транзисторівІнтегральні підсилювальні каскади пов'язані з особливостями інтегральної технології – n-p-n транзистори досить просто формуються лише у ізольованій області. Крім того,
неможливо виготовити інтегральні pn-p транзистори з високими параметрами без ускладнення технологічного процесу. Поєднання інтегральних p-n-p транзистори з невисокими технічними параметрами з інтегральними n-p-n транзисторами дозволяє отримати складові p-n-p транзистори з досить високими показниками.
2. Підсилювальні каскади з динамічними навантаженнями
Коефіцієнт посилення K=SRн. Щоб збільшити коефіцієнт посилення необхідно збільшувати Rн. В інтегральному виконанні це призводить до великої площі на кристалі, що вимагатиме збільшення його розміру і, отже, вартості мікросхеми.
Якщо у схемі ОЕ замість резисторного навантаження включити транзистор іншого типу провідності, то отримаємо найпростіший каскад з динамічним навантаженням.
Транзистори включені послідовно по постійному струму, тому
Розглянемо спочатку емітерний ланцюг. Опір постійному струму
По змінному струму – динамічний опір
Розглянемо колекторний ланцюг. Опір постійному струму
Динамічний опір змінного струму
Як видно з малюнка,
В емітерному повторювачі транзистори повинні бути одного типу, тому що в цьому випадку динамічне навантаження включається в емітерний ланцюг підсилювального транзистора. Ця схема несиметрична.
Якщо подати сигнал на вхід 2, то транзистор VT2 є підсилювальним елементом у схемі ОК, транзистор VT1 - його динамічне навантаження з високим опором змінного струму (з боку колектора). Коефіцієнт посилення K=1. Під час подачі сигналу на вхід 1транзистор VT1 - підсилювальний елемент у схемі ОЕ, яке навантаження – транзистор VT2 з боку емітера, має низький вхідний опір, тому коефіцієнт посилення K=1. Тим не менш, при відповідному доповненні така схема представляє інтерес, приводячи до каскадної схеми, що має особливі властивості.
3. Каскадні підсилювачі
За основу каскадного підсилювача вибирається схема каскаду з динамічним навантаженням із загальним колектором на n-p-n транзисторах. При цьому в колекторний ланцюг додається резистор Rн, з якого знімається сигнал. Отримана схема називається каскадною.
Каскадна схема є з'єднання транзисторів, включених із загальним емітером (VT1) і загальною базою (VT2). Живлення транзисторів – послідовне, навантаження включене в колекторний ланцюг транзистора VT2.