Способы включения транзистора в схему усилительного каскада.

Представление УП эквивалентными схемами и линейными четырехполюсниками.

Основными звеньями, на базе которых осуществляется синтез и эскизное проектирование усилительных схем, являются одиночные усилительные каскады. Знание разработчиком свойств этих каскадов – первоочередное условие грамотного составления им принципиальной схемы.

Исходным пунктом при проектировании одиночного каскада является выбот способа включения в его схему УП. Возможно шесть способов подключения трехполюсного элемента в схеме, но практически в усилительных схемах использкются только три, т.к. только при этих трех способах входные сигналы обладают эффективным управляющим воздействием на выходной ток. Эти применяемые способы включения иллюстрируют рис. 3.* для каскадов на БТ и рис. 3.* для каскадов на ПТ, где приведены эквивалентные схемы каскадов на переменном токе.

Рис. 3.*. Способы включения БТ в схему усилительного каскада: а – схема с ОИ; б – схема с ОС; в – схема с ОЗ

Рис. 3.*. Способы включения ПТ в схему усилительного каскада: а – схема с ОЭ; б – схема с ОК; в – схема с ОБ

Во всех схемах один из электродов УП является общим для входных 1 – 1´ и выходных 2 – 2´ цепей (для входного контура и конткра нагрузки), поэтому схемы на рис. 3.*, а – в называют соответтвенно с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ), а схемы на рис. 3.*, а – в – схемами с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ).

В отношении возможных областей применения способов включения можно сформулировать ряд рекомендаций.

1. Наибольшее усиление по мощности обеспечивает включение УП по схеме с ОЭ или ОИ. Это включение считается основным. При нем в каскаде имеет место не только наибольшее усиление по мощности, но и, как правило, существенные усиления по току и напряжению, приближающиеся к максимально допустимому. Поэтому на использовании схем с ОЭ и ОИ ориентируются в первую очередь. Приведенные ранее соотношения (3.*) и (3.*) для g-параметров относятся к этим схемам включения. В дальнейшем параметры, относящиеся к этим схемам, будем в формульных соотношениях использовать без каких-либо дополнительных индексов, тогда как параметры, относящиеся к другим включениям, будем снабжать соответствующими инжексами. Так, например g_11к означает входную проводимость, соответствующую включению транзистора по схеме с ОК.

2. В ряде случаев получение наибольшего усиления не является главной задачей. В связи с этим часто в усилителях применяются и другие изображенные на рис. 3.* и 3.* схемы включения, которые по ряду параметров и свойств превосходят основную схему включения.

В схеме с ОК (см. рис. 3.*, б) и ОС (см. рис. 3.*, б) коэффициент передачи напряжения близок к единице, в результате чего выходной сигнал по величине и фазе повторяет входной (u_вых = u_вх). Поэтому эти каскады называются повторителями напряжения (эмиттерный повторитель – рис. 3.*, б, истоковый повторитель – рис. 3.*, б). основным достоинством этих каскадов является то, что они обладают малой входной и большой выходной проводимостью. Плэтому указанные каскады используются как согласующие и рахделительные, обеспечивающие высокие значения сквозного коэффициента передачи при прохождении сигнала от высокоомного источника ЭДС к низкоомным цепям, приближая коэффициент передачи входной цепи к максимально допустимому значению, равному единице.

Частое применние повторители напряжения находят в каскадах, работающих на радиочастотный кабель. Такой кабель является низкоомной нагрузкой и во избежание шунтирующего ее воздействия на выход каскада последний должен обладать малым выходным сопротивлением.

3. В схемах с ОБ (см. рис. 3.*, в) и ОЗ (см. рис. 3.*, в) выходной ток практически равен входному, поэтому эти схемы можно назвать повторителями тока (вытекающий выходной ток повторяет втекающий входной). Повторители тока не обладают усилением по току, имеют большую входную проводимомть и пониженное (по сравнению с основной схемой) усиление по мощности. Все это ограничивает сферуприменения схем с ОБ и ОЗ. В основном эти схемы включения УП применяются в высокоомных схемах там, где становится заметным влияние паразитных обратных связей через проходную паразитную емкость, связывающую выходную цепь каскада с его входом.

Соотношения (3.*) применимы при любой схеме включения транзистора при условии использования в них параметров, относящихся к соответствующей схеме включения. Так, для схем включения, отличных для основной, выражают через параметры последней. При этом соотношения для параметров схем квлючения с ОК и ОС идентичны. Аналогичную идентичность имеют соотношения для схем включения с ОБ и ОЗ:

g_11к = g_11с = g₁₁; g_11б = g_11з = g₁₁+g₁₁+g₂₁+g₂₂;

g_21к = g_21с = −g₁₁−g₂₁; g_21б = g_21з = −g₂₁−g₂₂;

g_22к = g_22з = g₁₁+g₁₁+g₂₁+g₂₂; g_22б = g_22з = g₂₂.

В БТ и ПТ численные значения g-параметров такие, что g₂₁>>g₁₁>>g₂₂>>g₁₂, в результате чего в (3.*) можно при вычислениях использовать следующие приближенные соотношения:

g_11к = g_11с = g₁₁; g_11б = g_11з = g₁₁+g₁₁+g₂₁+g₂₂;

g_21к = g_21с ≈ −g₂₁; g_21б = g_21з ≈ −g₂₁;

g_22к = g_22з = g₁₁+g₁₁+g₂₁+g₂₂; g_22б = g_22з = g₂₂.