Усилительные секции

В многокаскадном усилительном тракте сигналы с выхода предшествующего каскада поступают на вход последующего. Простейшей межкаскадной связью, с помощью которой осуществляется эта передача, является непосредственная связь, когда выходные клеммы предшествующего каскада непосредственно соединены с входом последующего как на переменном, так и на постоянном токе.

Секция с непосредственной связью ОК-ОЭ (ОИ-ОЭ). Если C_вх.дин следующего УК велика, то для уменьшения ее влияния на M_в часто применяют УК, представляющий собой секцию усилителя с непосредственной связью ОК-ОЭ (рис…).

(рис…)

Здесь нестабильность VT1 (I_к) увеличивается в VT2 в h_21э раз. Следовательно должны быть очень жесткие требования по термостабилизации.

Подробный расчет см. в методических указаниях.

Секция с непосредственной связью ОЭ-ОК (ОС-ОК). если требуется уменьшить R_вых, то используют секцию ОЭ-ОК (рис…)

(рис…)

R_н=R_к||R_вх.эп≈R_к.

Секция с непосредственной связью ОЭ-ОБ. Для получения стабильного тока используют усилительную секцию ОЭ-ОБ, которая может быть выполнена по каскодной схеме (рис…) или с двумя источниками питания (проще).

К схемам с непосредственными межкаскадными связями относится двухтранзисторный усилительный тракт с ОЭ-ОБ (рис. 7….,а), в котором выходной (коллекторный) выход транзистора с ОЭ непосредственно соединен с входным (эмиттерным) зажимом транзистора схемы ОБ. На рис. 7….,б приведен вариант схемного построения с ОЭ-ОБ, которое хотя и требует для своей работы двух источников питания, но упрощает схему питания базовых цепей транзисторов. Питание выходных цепей каскадов в схеме на рис. 7… организовано по так называемой схеме последовательного питания каскадов. В этой схеме выходные цепи транзисторов образуют последовательную цепь, в результате в выходных цепях транзисторов протекают практически одинаковые токи. При этом общий ток в последовательной цепи определяет входной каскад с ОЭ, выступающий для второго каскада в роли генератора тока. Именно от организации каскада с ОЭ на постоянном токе зависят стабильность и определенность тока в последовательной цепи.

(рис…)

Схемная организация электронных аналоговых трактов и микросхем часто базируется на применении типовых схемных построений, включающих в себя несколько усилительных каскадов. К конфигурации этого вида относится каскодное соединение (см. рис…), которое для сигнала представляет последовательное соединение схем с ОЭ и ОБ.

Коэффициент усиления схемы K=K_ОЭK_ОБ, при этом в качестве нагрузки в каскаде с ОЭ выступает входное сопротивление R_вх.ОБ схемы ОБ, которое мало. В результате каскад с ОЭ имеет низкий коэффициент передачи (K_ОЭ=1), что согласно формуле (5.11) делает проявление эффекта Миллера незначительным даже при общем большом усилении К каскодной схемы, которое обеспечивает схема с ОБ (K_ОБ=g₂₁R_к). Таким образом, каскодное соединение по усилительным свойствам соответствует одиночному каскаду с ОЭ, но по сравнению с ним обеспечивает малое значение паразитной входной емкости. Данное свойство играет важную роль при организации усилительных трактов, работающих на повышенных частотах.

Рассмотрим свойства каскодного соединения на постоянном токе. В соединении применена схема последовательного питания. При этой схеме питания выходное (коллекторно-эмиттерные) цепи каскадов совместно с источником питания и нагрузкой R_к образуют последовательную цепь, в результате через оба транзистора протекают практически одинаковые токи, т.е. I_к01=I_э02=I_к02. Значение этих токов задает каскад с ОЭ, собранный на транзисторе VT1. Схемное построение каскада с ОЭ на постоянном токе соответствует рис. 3.2. В нем в создании токозадающего потенциала учавствует резистор R₂, при этом U₀=U_R2=(E_п+–E_п–)R₂/(R₁+R₂+R₃). Разность потенциалов определяет напряжение коллектор-эмиттер в каскаде с ОЭ, а на резисторе R₃ – напряжение питания схемы с ОБ.

На рис. 6.6 приведен другой вариант схемной организации на постоянном токе каскодного соединения с ОЭ и ОБ. В отличие от схемы на рис. 6.1 она допускает использование источников с пониженным номиналом питающего напряжения, т.к. в ней в соответствии с рис. 6.2,б применено комплиментарное построение. Питание каскадов осуществлено по параллельно последовательному варианту с применением двух источников питания с заземлением базового вывода транзистора VT2. Общий ток, протекающий через резистор R₀₂, равен сумме коллекторного тока I_к01 транзистора VT1 и эмиттерного I_э02 транзистора VT2. Ток через транзистор VT1 задает разность потенциалов на резисторе R₀₁, при этом I_к01=(U_R2–0,7)/R₀₁. Эмиттерный ток зависит как от падения напряжения, которое создает на резисторе R₀₂ ток I_к01, так и от напряжения источника питания E_п–. При этом I_к02=(–E_п––0,7–I_к01R₀₂)/R₀₂. Из приведенных соотношений следует, что токи I_к01 и I_э02 равны между собой, когда выполняется условие (U_R2–0,7)/(–E_п––0,7) = R₀₁/R₀₂, при этом в схеме на рис. 6.6 резистор R₀₂ должен иметь сопротивление R₀₂=R₀₁(–E_п––0,7)/U_R2–0,7).

Секция с непосредственной связью ОЭ-ОЭ.

При питании каскадов по параллельной схеме выходные цепи каскадов образуют параллельные ветви. На рис. 7…. приведены примеры такого построения схемы питания каскадов для двухтранзисторного усилителя типа ОЭ-ОЭ. При этом в схеме на рис. 7….,б осуществляется чередование каскадов по типу проводимости. Такое чередование позволяет обеспечить в многокаскадных трактах с непосредственными межкаскадными связями работу при пониженных значениях питающего напряжения, так как в схеме рис. 7…,б по сравнению со схемой на рис. 7…, а потенциал коллектора в выходном транзисторе имеет пониженное значение.

рис.7…,

Транзисторы одной проводимости.

Транзисторы разной проводимости – позволяют уменьшить величину E_п, т.к. потенциал коллектора VT2 более низкий.

К достоинствам непосредственных межкаскадных связей следует отнести простоту их реализации, возможность стабилизации режимов работы на постоянном токе за счет охвата усилительного тракта общей петлей ООС. Непосредственная межкаскадная связь широко используется в усилителях постоянного тока и в аналоговых микросхемах.