Резисторный каскад.
Каскады предварительного усиления.
Каскады предварительного усиления и находятся между источником сигнала и выходным каскадом, из назначение – усилить сигнал, полученный от источника до уровня, который необходимо подать на вход выходного каскада, чтобы получить на его выходе заданную мощность или напряжение.
Для того, что работа предварительного каскада усиления была оптимальной необходимо пользоваться следующими критериями:
- необходимое и достаточное усиление по напряжению и по току, Кобщ = произведению К всех усилительных каскадов (схемы с ОЭ и с ОИ);
- высокие качественные показатели (минимальные частотные, фазовые и нелинейные искажения, т.е выбирать каскады с наименьшим количеством дросселей, трансформаторов, конденсаторов; использование режима А);
В качестве усилительных элементов в предварительных каскадах используют полевые, биполярные транзисторы и ИМС.
По полосе усиливаемых частот различают три типа усилителей:
1) узкополосные 20Гц...30кГц;
2) широкополосные и импульсные усилители 0...10МГц;
3) узкополосные высокочастотные (резонансные).
Основным каскадом в предварительных каскадах является резисторный каскад, так как он содержит минимальное число реактивных элементов и может обеспечить достаточную величину коэффициента усиления.
Анализ работы резисторного каскада сводится к тому, чтобы подобрать такие элементы схемы, которые обеспечат наибольшее усиление и наименьшие частотные и фазовые искажения.
Для удобства расчетов характеристик и параметров резисторного каскада предварительного усиления, как правило, пользуются эквивалентными схемами.
Эквивалентная схема – является упрощенной структурой любого усилительного каскада и отражает его основные свойства и функции. Для создания структурной схемы использую приемы условного сокращения элементов принципиальной схемы.
Так вспомогательные цепи фильтров Сф и Rф, цепочки катодного смещения и эмиттерной стабилизации могут отсутствовать из-за своей необязательности. А емкости блокировочных конденсаторов предполагаются бесконечно большими, тогда сопротивления коллектора, эмиттера и фильтра окажутся накоротко замкнутыми и не будут оказывать влияние на работу схемы.
Где См – емкость монтажа каскада, образуемая монтажными проводниками и деталями и может составлять в схемах на транзисторах – 3-4 пФ, на пальчиковых лампах и малогабаритных деталях – 5-7 пФ, на цокольных лампах и крупногабаритных деталях – 9-12 пФ.
Так как емкость межкаскадной связи обычно на несколько порядков выше паразитных, то все имеющиеся емкости между верхним и нижним проводниками можно без заметной погрешности суммировать:
Со = Свых + См + Свх э сл.
Следовательно схему можно еще больше упростить, заменив параллельно включенные сопротивления делителя напряжения смещения на общее:
Rдел = Rдел1сл +Rдел2сл/ (Rдел 1сл + Rдел 2сл)
Для анализа и вывода расчетных формул удобно всю область рабочих частот поделить на три участка:
- область нижних частот, в которой на усиление резисторного каскада влияет только конденсатор межкаскадной связи;
- средних частот, где усиление практически постоянно;
- верхних частот, в которой на свойства каскада влияет только емкость С0, нагружающая каскад.
На этом основании полные эквивалентную схему можно преобразовать в три: для нижних, средних и высоких частот.
Режим работы биполярного транзистора в резисторном каскаде предварительного усиления определяется значениями в точке покоя: коллекторным током Iко, напряжением коллектор-эмиттер Uкэо, током базы Iбо, напряжением база – эмиттер Uбэо.
Ток Iко = 2 Iвх m сл.
Напряжение Uкэо = 0,4 Ек.
Значение Iбо = Iко / h21 min.
Uбэо = 0,7 В (для кремниевых транзисторов.
Режим работы по постоянному току для полевого транзистора определяется справочными значениями транзистора и Ес = 0,9 Uси max.