Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 14
Текст из файла (страница 14)
4 Э. Характер нелинейных искажений прн воэбужленнпп каскада с ОЭ гармоническим током 4.1.2, КАСКАД С ОБШЕЙ БАЗОЙ то каскад с ОБ способен усиливать напряжение не хуже, чем каскад с ОЭ; при этом 0(К(1+(йээ,!. Выражая все напряжения через токи и используя равенства (4.19), (4,28), (4,29), (4,32) и (4.35), коэффициент усиления представим в виде при (г«пж)) Убп в«'= ппппха)кн=ймп Кь)1222 п (4.36) 72 В этом каскаде (рис.
4.10) входное напряжение приложено к точкам э — б, а усиленное напряжение снимается с точек к — б. Направления переменных составляющих токов транзистора совпада- ют с направлениями постоян- ка 'э Рк пк ных составляющих, поскольку лг — ю э к к на базу поступает отрицательг+мэ 'к еи ное входное напряжение.
В со- Л ответствии с направлением пе-и' ив н г эп а па ременной составляющей кол- + лекторного тока выходное наг-и к-! пряжение оказывается такой же полярности, что и входное. Рис. 4дО. схема каскада с ОБ Это Означает, что каскад с ОБ не ннвертирует сигнал. Тан Как В раССМатРИВаЕМОМ СЛупас К= (2«бнп/Убэн«, а (4.35) короткого замыкания Кг становится максимальным Кг - 1112 б! =1121 э/(1+й,г.). (4.37) Козффициеит усиления мощности каскада с ОБ Кп=ККг, в об„ем меньший, чем у каскада с ОЭ, может быть, тем не менее, больше единицы.
Входное сопротивление каскада с ОБ вследствие потребления им от источника сигнала большо~о тока — тока змиттера — довольно мало: )хэх = (гбэвпуэвэ= (гбэт/(1бт+гквг) . Учитывая, что при )7„=0 справедливы равенства (4,18) и (4,32), получаем )хвх = йц эЛ1 + йм э) й11б' (4.38) А если в пепи между базой и общим проводом присутствует сопротивление гээб (для переменного тока), то )Хвх (й11 э+ )Хб)~'(1 + й21 э). (4.39) У маломощных транзисторов гс,„может быть порядка единиц или десятков ом, а у мощных — меньше одного ома. Выходное сопротивление каскада с ОБ больше, чем у каскада с ОЭ, поскольку каскад с ОБ представляет собой каскад с ОЭ, охваченный 100%-ной параллельной ОС по току (ср.
схему на рис, 4.11 со схемами на рис. 3.8 и 3.9). Отрицательный характер ОС вытекает из того, что в узле 1 (см. гл. 3) часть входного тока а', потребляется цепью ОС (ток 1,), н в усилитель (каскад с ОЭ) поступает ослабленный так гб=гэ — 1.. Делитель тока, в отличие от схемы на рис.
3.8, здесь отсутствует, а зто значит, что выходной ток гх полностью постУпает обРатно во входнУю цепь. Рггс. 4.Ы. Прелставленне каскада с ОБ в впде каскада с ОЭ, охвачен. ного 1ОоэГэ-ной параллельной ОС по току 1 ау Как было показано в гл. 3, при параллельной ОС по току выходное сопротивление устройства, которое можно определить по (3.48) н (3.10) больше, чем у самого усилителя, а входное сопротивление — меньше. Для определения глубины ОС, от которой зависит выходное сопротивление, допустим, что в коллекторной цепи возник ток с 73 ' + йзз э уг!(Взз э+ Рб) (4.41) вых )зз Напомним, что свойства параллельной ОС проявляются полнее при увеличении сопротивления источника сигнала, а при И«=0, чему соответствует У, = со на рис.
3.2 и 3.8, обратная связь не действует и каскад с ОБ по ряду свойств не отличается от каскада с ОЭ. Но при )с„»)с,„ обратная связь способствует постоянству сквозного коэффициента усиления, частота 1, » — приблизительно равна граничной частоте передачи тока !гэ — — Ьззэ!ьзз. Зависимость Я„и Кк от частоты можно установить, исследуя эквивалентную схему (рнс. 4Л2), вытекающую из схем на рис. 4.5,а и 4.10. Особенностью каскада с ОБ является слабое влияние емкости Ск, так как ток !с «, потребляемый ею в области даже довольно высоких частот (до 0,3(гэ), не превышает ток через г'э, и, кроме того, !с «(!к .
При С«=О ток и напряжения связаны эз уравнениями э "з ~ б'э ('б'э «з + аз (гб,э ж — Ц бэж г б'э и, бэ эг б+ ! б'э 1+Г б)б, (4А2] где б э кб'э +)ЫСб э, йшэ = 1!гб (4.43) (4.441 Из приведенных соотношений следует, что ( аб,, + 5 + 1 ы Сб,, ) (уб (4.45) 1+к'б (уб э +)ЫСШ« ) Отношение †(уз 7!эж представляет собой входное сопротивление каскада с ОБ 1+«'б(уб, +1юСШ,) ~эк (4.46) Убэ +Яз+)ысбэ 74 !э гк— ам~плитудой 1, . Этот тои, проходя через сопротивление )т„соз даст На .НЕМ НанряжЕНИЕ (!бэкэ= — Л«1«эг, 'Под 'дсйетВИЕМ КотОрОГ в,коллвктоРной цепи поЯвитсЯ ток с амплитУдой 1'кт=Уззэсгбзт= = — узз.Р„15 .
Коэффициент петлевого усиления равен отношению токОВ К«=1 ккз!1«кэ= — уззэ)сг= Т, а глубина ОС в режиме короткого замыкания на выходе согласно (3.10) Р=1+Т=!+узз,К„= =гак. Так как без ОС выходное сопротивление транзистора (при схеме с ОЭ) близко к 1гузз,=11)зззы то в схеме с ОБ 1+ Узз э )7« 1+ дзз э )!г!Взз э (4.40) зых Узз э Лзю Если между базой и общим проводом находится сопротивление )сб, переменному току, то возвратное отношение, глубина ОС и выходзюе сопротивление уменьшаются; вместо (4.40) в таком случае нли я Рвх ( 1 + ! ///вэз) 1 + ! //(/азт + /гр) где как вндно нз (4.48), при /-з О + блб'з Г б+ Гб'э / эх аб'э +~/ !+~!та'э !и!в на основаннн (4.28), (4.29) н (4.38) //вх = !/(Уз!э+Уз!э) ° (4.49) Малое значение Лэз при /-~-0 и Я„жО (рис.
4.13) физически объясняется влиянием параллельной ОС по току. При повышении частоты усилительные свойства каскада с ОЭ (рис. 4.11) ухудшаются, обратная связь действует слабее, что и приводит к возрастанию входного сопротивления, В интервале от /„„ до /зэз+/гр,входное сопротивление имеет мндуктненый характер, При значительном сопропнвленнн нагрузки (1///вш О) обРатнаЯ свЯзь действУет слабо н входное сопротивление каскада с ОБ при /-гО близко х йззэ=г~а+гз э. С повышением частоты Л„уменьшается твк же, как и у каскада с ОЭ (рнс. 4.5). (4.48) Лир з,, гщ! Рис. 4./2.
Эквивалентная схема каскада с ОБ Рис. 4./3, Частотные ха. рактеристикн входного сопротнвлення каскада с ОБ /' Е ~э т //г+ г 6+Гб э + Бэта э /гг+ ! Ш~бэ Гб з (/зг+Г б) (4.51) /зг+ г 6+ го э + %~го э /~г — =/! = в !'2 2пСб.э гшз(/гг+г б) (4.52) вр2 Прн // ' 0 /ззз</ — (/ззз+/гр, а при Рг=/! / 8 иа основаннн (4.11) н (4 !5) /в р — =/ззь как н у каскада с ОЭ в этих же условиях. Выходное напряженпе //эз =/гв/,„(рис.
4.12), а /в ш3,//в'ээь отсюда, используя (4А2) и (4.43), находам козффиннент усиления //вб ю 52//зз оз/зн /( — — , = , , (4 50) — (/бэ 1+ г'б)'б., 1+ г'686, + !ЮС6, Г'б По известному значению 2„(формула (4.45)) несложна найти сквозной корф. фнпиент усиленна и частоту / в 22 (/ б ~/гб'э //н В области малых частот, т. е. при )-эо, оггб, А' гтг+ г б+ гб'э +о)гб'э )кг (4.53) или в соответствии с (4.)9) и (4Д8) — (4,30) Уэтэ)ги йэтэЯтн Уэтэ и этэ)сн (4.54) 1+ (Уиэ+ Уиэ) ))г йтгэ+(1+ йэтэ) )гг Сквозной коэффициент усиления каскада с ОБ меньше, чем у каскада с ОЭ, а при ггг=Рк он становится меньше единицы.
Это обусловлено его весьма малым входным сопротивлением. НелинЕйные искаженнЯ РасснатРиваечого каокаДа пРи Агг=о не отлмчаютса от нелинейных искажений у каскада с ОЭ, поскольку параллельная ОС в этн условиях не действует; яри увеличении эт, влияние ОС становится эамевнее и й, уменьшается (рис. 4.9). В среднем по сравнению с каскадом с ОЭ каскад с ОБ характернэуется меньшим уровнем нелинейных искажений. я.!.а.
кАскАд с Овшим кОллектОРОИ Если пренебречь сопротивлениями:источников питания, то оказывается, что входное напряжение приложено к точкам б — к (рис. 4.14), а выходное снимается с точек з — к. Напряжение иб, составляет часть иб„, на базу оно поступает со знаком плюс, а на змиттер — со знаком минус, так же как и у каскада с ОЭ. Как показывают направления 1,,Я) )(г Ю Б я . переменных составляю- з щих токов (б, (т („ каскад <+) (4) . ( ) С ОК сохраняет полярьм 1, ность сигнала, т. е, являу, иб, ' е к и"' у ется неинвертирующим. 1,1 ) э ~эк Так как ( — ) (-) б ибк = — ибэ — и аэ (4.55) + ББ— Рггс.
4.14. Схема каскада с ОК то на основании (4.35) К = и„, )иб„„= и„, „1(и„+и„, „):1, откуда следует, что рассматриваемый каскад не обладает способностью усиливать напряжение. Поскольк)' (гкэт=)снгэт=)тн(гбт+тк ), а согласно (4.18) и (4.32) (1бэт=))ыэ1бт И !ктгг1бт=пя1э то у( ('+ й э) й' (У э+ У э) )) (4 55) "из+ (1+лик) )гн ) + (уиэ+ уи э) )гн Коэффициент усиления тока может (обычно так и бывает) быть больше единицы кк) 1э т/1б т (~б гн+ ~к т)l~б т' Максимальным Кг оказываетсЯ пРи )Яг.=О, пРичем К) тэх= (й та(=1+))эта.
(4.57) Так как обычно К=1, а Кг»1, то у каскада с ОК Кр=ЯЯКг>1, т. е, он обладает способностью усиливать мощность. 76 сопротивление каскада при 1- 0 сравнительно велико, оно заметно больше, чем у каскада с ОЭ, если только )т„ не слишком мало. В самом деле, Я,„=Уб.э11б, =(Уб. +Ун, )!4б а так ,~ак О.~,=йгн1эгн=)т'.(!с~+1.~), то Ав.=Об,~/ус~+ (1+1.~/Й~)Й». Йспользуя выражения (4.19) и (4.32), получаем )свх = "хт э+ (1+ "втэ) 44в = ' б+ Гб э+ (1+ В; гб э) Рн. (4 58) Выходное сопротивление каскада с ОК вообще говоря мало, но растет прн увеличении сопротивления Лг.
Это объясняется тем, что выходное сопротивление, измеренное между точками э и к, близко ко входному сопротивлению каскада с ОБ, особенно при )рг«йнэ. Выходное сопротивление равно отношению напряжения и= г ис,+Лг1е к потребляемому току 1, (рис. 4.14) при ег=О: ю вбэ+ гсг гб ьбэт+ кг 1б т Ггбэ т+ кггбт этвых Гэ гэт гбт+гнгн Формулы (4.18), (4.30) и (4,32) позволяют выразить йгэы„через параметры транзистора (4.59) 1+йэтэ 1+~ггб э То, что входное сопротивление велико, а выходное — мало, удобно объяснить, представляя каскад усилительным устройством, состоящим из каскада с ОЭ, охваченного 1007э-ной ОС по напряжению. Действительно, из сравнения схем па рис.
4.15, 3.6 и 3.7,б Рис. 4,7Ю. Представление каскада с ОК а виде каскв. да с ОЭ, охваченного 100 та-ной последовательной ОС по напряжению вг можно сделать вывод, что по своей структуре все они относятся к ~дному виду. То, что ОС здесь является отрицательной, обусловлено разностью напряжений иб, и — и„,.
Поскольку на вход передается все выходное напряжение, то здесь В=1 и делитель в цепи ОС, как было показано на рис. 3.6, отсутствует. Вместе с тем сиедует иметь в виду, что данного вида ОС не действует прн )тг-'"со, когда выходное сопротивление каскада с ОК становится значительным, как н при йㄠ†«О, при котором входное сопротивление оказывается порядка 61т. 77 е, Хэ ! 'т б 'э» Рис. 4.!б, Эквивалентк к ная схема каскада с ОК каскада с ОБ емкость С, здесь играет заметную роль.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
