Каскад с общей базой, каскод

Каскад с общей базой, каскод. Вниманию телезрителей предлагаю весьма полезный материал, по применению полупроводниковых транзисторов в электронных схемах. Это азбука транзисторной схемотехники. Более подробно аналогичные сведения можно глянуть в белорусском журнале Радиолюбитель, №№4..12 за 1994 год.

1.Каскад с общей базой. Как и каскад с ОК представленная схема, не инвертирует фазу усиливаемого сигнала. Коэффициент усиления по напряжению стабилен и составляет приблизительно: Кi=h21э/(h21э+1)<1.Коэффициент усиления по напряжению (без учёта сопротивления нагрузки Rн) Кu=SRк=Rк/(rэ+Rк) - аналогично коэффициенту усиления каскада с ОЭ. При сопротивлении генератора Rг=0 параллельная ОС перестаёт действовать и нелинейные искажения и выходное сопротивление Rвых в этом случае те же, что и в каскаде с ОЭ. Выходное сопротивление транзистора близко к дифференциальному сопротивлению диода, т.е. Rвх=rэ=fт/Iэ и имеет индуктивный характер (входное сопротивление каскада с ОЭ и с ОК - ёмкостное. Iэ - постоянная составляющая тока эмиттера. Поэтому при синусоидальном сигнале Zвх увеличивается с ростом частоты. Следовательно, Rб должно быть равно нулю или заземлено конденсатором достаточно большой ёмкости, что бы не возникал колебательный контур - входная ёмкость + ёмкость монтажа. Динамическое выходное сопротивление очень велико - порядка нескольких МОм (наибольшее из трёх способов включения транзистора) без учёта шунтирующего влияния Rк. В реальной схеме оно практически равно Rк. Выходные характеристики горизонтальны и имеют линейное приращение тока коллектора от тока эмиттера. Переходные и частотные свойства значительно лучше, чем у каскада с ОЭ. Однако эти преимущества проявляются только до определённых частот. На очень высоких частотах (например, СВЧ) эти свойства выравниваются и каскад с ОЭ может даже иметь преимущество. Схема с ОБ обладает тем преимуществом, что на её работу влияет только ёмкость эмиттер-база Сэ и не влияет ёмкость коллектор-база Ск, которая увеличивается вследствие эффекта Миллера. Заметное снижение нелинейных искажений возможно лишь при источнике сигнала с выходным сопротивлением, много большим входного сопротивления транзистора. В этом случае Iвх=Uг/(Rг+Rвх)=Uг/Rг, где Uг - напряжение источника сигнала, а коэффициент усиления по напряжению Кu=Rк/Rг. 2.Каскад усиления с трансформаторной связью. Если вместо подачи напряжения смещения базу транзистора подключить к общему проводу, получим силовой ключ с эмиттерной коммутацией, который с успехом применяют в преобразователях напряжения.

3.Микрофонный усилитель с использованием в качестве микрофона низкоомной динамической головки. 4.Микшер с генератором тока в цепи эмиттера. Для стабилизации режима по постоянному току в цепи эмиттера используется генератор тока. Благодаря низкому входному сопротивлению каскада с ОБ взаимовлияние различных источников сигнала минимальное. Коэффициент передачи микшера с любого входа равен Кi=R2/R1, где Ri - сопротивление резистора R1...Rn, включённого в цепь источника сигнала. Сопротивление нагрузки Rн=R2. 5.Частотнозависмый усилитель на каскаде ОБ в сочетании с ОЭ. зависимость коэффициента усиления от частоты: Выходной сигнал сдвинут по фазе на 90° по отношению к входному в диапазоне частот от 20 Гц до 1 МГц. входное сопротивление Rвх=h11б=10 Ом. Коэффициент усиления на частоте 1000 Гц - Кu=100. 6.Коррекция искажений УВ магнитофона. Постоянная времени t1=R1C2, t2=C2R5IIRн). Сдвиг фазы на 90° на частоте fо=1/2¶R3C1. 7.Получение из однополярного сигнала двухполярного. Элементы DD1.1 и DD1.2 должны быть с открытым коллектором. 8.Применение каскада с ОБ для детектирования АМ сигналов. По сравнению с традиционным детектором, такой детектор имеет значительно меньшие искажения благодаря глубокой ООС по низкой частоте через конденсатор С1 с коллектора в базу.

9.Более совершенный детектор - "идеальный диод". Коэффициент передачи Кд=R2/R1¶=1.8. Максимальное входное напряжение Uвх.max=(Eп-2Uбэ)R1/R2=2В. Введение дополнительного транзистора и двух диодов обеспечивает расширения детектирования в области малых сигналов на 10...15 дб. 10.Каскодные усилители. Наибольшее применение каскад с ОБ (ОЗ) находит в сочетании с каскадом с ОЭ (ОИ). Это так называемый каскод - последовательное соединение ОЭ-ОБ (ОИ-ОЗ). Каскодные усилители примечательны тем, что в каскадах почти полностью развязаны входная и выходная цепи, т.к. база транзистора каскада с ОБ имеет неизменный потенциал. Следовательно, в каскодных усилителях эффект Миллера не проявляется. Поскольку входное сопротивление каскада с ОБ ничтожно мало, каскад с ОЭ работает в режиме короткого замыкания на выходе (т.е. по сути работает как каскад с ОК), обеспечивая такое же усиление, как идеализированный каскад с ОЭ. Входное сопротивление на высоких частотах выше, т.к. существенно уменьшается входная ёмкость каскада. Резкое ослабление ОС с выхода на вход способствует устойчивой работе каскада, особенно в резонансных усилителях. Возможные сочетания каскада с ОЭ на n-p-n транзисторе с каскадом ОБ (ОЗ) на транзисторах разной проводимости:

Аналогичные схемы для каскада с ОИ на полевом транзисторе с каналом n- типа. 13.Наиболее распространённая схема каскода. Более совершенный каскод с нейтрализацией Ск каскада с ОЭ благодаря следящей связи через диоды VD1, VD2 14.

15.Компенсация входной динамической ёмкости с помощью конденсатора. 16.Нейтрализация входной ёмкости с помощью схемы сдвига уровня на стабилитроне. 17.Схема с увеличенным коэффициентом усиления с сохранением высоких динамических характеристик путём применения встречной динамической нагрузки в сочетании с компенсацией входной ёмкости. 18.Каскад с необычным включением по постоянному току. Входное сопротивление такого каскада достаточно низкое. 19.Простое устройство сложения и вычитания двух сигналов. При подаче одинаковых сигналов на вых.2 напряжение должно отсутствовать, в противном случае нужно подобрать резистор R7. 20.Каскод с применением фототранзистора.

Автором цикла статей обозначен А.Петров. Продолжение следует. По материалам сети публикацию подготовил

               Евгений Бортник, Красноярск, Россия, март 2018