Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 46
Текст из файла (страница 46)
6.2), Резистор 2г„отражает факт подключения к каскаду некоторых 233 внешних нагрузок. Так, в многокаскадном уснлнтсз>< >г„раин модному сопротивлению следующего каскада. Введение дополнительного резистора уменьшает ко н)>фнцигн > усиленна каскада. Так, для усилителя, схема которого пока няни и,> рис. 6.2, ои равен Ац к йз>э)т,)>./()(м+ й,) )>' . (6.46) Полученное уменьшение коэффициента усиления можно объисн»ть уменьшением доли изменения коллекторного тока, протекаю.
щего собственно через сопротивление нагрузки )>'., которая опре. н ляется выражением дул„д(у~~~м эйа)~~ ())„+ Й„). (6.49) Ь>аксимальиое значение й!э„может быть получено в случае, если нее изменения коллекторного тока транзистора будут протекать через сопротивление >г„. Последнее возможно, если сопротивление Й, стремится к бесконечности. Тогда Нш Ыа„>р„» дИ йт>з~й (6.60) Однако на практике такое решение невозможно. Увеличение гопротбвления Й„ при заданном токе покоя транзистора приводит к увеличению падения напряжения на этом резисторе, Соотв.тггвенно уменьшается падение напряженна между выводами коллектора и эмнттера транзистора.
Последнее приводит к умень>нению максимальной амплитуды сигнала, которая может быть получена на выходе каскада. Попытка сохранить амплитуду выходного сигнала на неизменном уровне требует увеличения напрякения питания. Однако это увеличение не может быть бесконечным, так как оно ограничивается, в частности, предельно допусти. мыми параметрами »спользусм»й элементной базы.
К тому же увеличение напряжения питания сопровождается увеличением рассеиваемой в каскаде мощности. Это, в свою очередь, препятствует использованию методов гибридной н полупроводниковой технологии прн разработке требуемых устройств. Таким образом, в каскадах, подобных изображенному на рнс, 6.2, коэффициент усиления всегда меиьшс максимально возможного значеипя.
Решить проблему увеличении коэффициента усиления каскада на рнс. 6.23 можно, если в качестве резистора >т, использовать нелинейный элемент, статическое сопротивление которого значнгельно меньше его дифференциального сопротивления. В этом случае падение напряженна иа этом элементе от протекания тока покоя будет определяться его статическим сопротивлением, а отклонения выходного напряжения, вызванные изменением тока коллектора — его дифференциальным сопротивлением.
Роль нелн- 233 г(сл Рнс 6.24. усилнтьткные каскады с дннанической нагрузкой в виде генератора тока на бнполирныт (а). полевых (б) н МДП транзисторах (л) нейного элемента в каскаде на рнс, 6.2 может выполнять источник постоянного тона. Для нормальной работы такого каскада необходимо, чтобы нолтинальный ток источника тока равнялся сумме токов покоя транзистора н нагрузки. На рис. 6.24,а приведена схема каскада ка и-р-и- ранзнсторе, включенном по схеме с обшям змнттером, у которого в качестве сопротивления тс„ использован источник постоянного тока на транзисторе )гТ2 р-п-р-типа. Допустим, для режима покоя выполняется условие ук г.гг = унт = ук и кгг + lнп- Если под действием внешнего сигнала ток коллектора транзистора Ь~Т) получил ирирашенне Яг., согласно приведенному выше выражению ук ~ гз — у ° -ук и ггг + Зук из+ 1.п+ Зу; Вычитая второе выражение нз первого, получим .)гк ~ гт ™ (6.6)) Слеловательно, все прирашение коллекторного тока будет протекать через внешнюю нагрузку, что соогветсгвует получению максимально достижимого в данном каскаде усиления.
Конкретное значение коэффициента усиления определяется выражением (6.5), в котором под )с, необходимо понимать )с.. Аналогично могут бс4ть построены усилители н на полевых транзисторах. В качестве примера на рис. 6.24,б, и приведены каскады на полевом транзисторе с управляющим р-л-переходом и й4ДП-транзисторе со встроенным каналом. Коэффициенты усиления этих каскадов имеют максимально возможное значенне, рав. ное согласно выражению (6.25) Ксгд Нн. 434 в.г. состлвиоя трлизистор Анализируя выражения для коэффициентов усиления каскадна, выполненных на биполярных транзисторах, можно заключить.
чтп и конечном счете максимальное значение нх коэффнгтиента уснлг пня определяется коэффициентом передачи тока транзистора в схеме с общим эмнттером Лпэ. Реальное значение Ьзщ опр дс. ляется типом н технологией изготовления транзистора н обычно не превышает нескольких сотен. Увеличение ймэ выше этого зиа. чения в ряде случаев позволяет существенно упростить схемотехнику проектируемых усилительных устройств. Так, при построения многокаскадных усилителей можно обойтись меиыиям числом каскадов или при управлении мошной нагрузкой отказаться от промежуточных усилителей мощности н управлять значительной мощностью непосредственно от маломощного источника. Решить проблему увеличения Лмэ можно чисто схемотехническим путем за счет каскадного включения нескольких транзисторов, Применительно к транзисторам одного типа проводнмастя такие схемы были впервые предложены Дарлингтоном и поэтому часто называются схемами Дарлингтона илн составными транзисторами, Основные параметры таких схем рассмотрим иа примере приведенной на рнс.
6.25 структуры, выполненной на двух и-р-л-траи«исторах. Будем полагать, что н рассматриваемом случае используется схема включения транзисторов с общим эмиттером. Тогда для каж "ого транзистора в силу (2.13) можно з чпнсать ук! = уяймэ1+ ~кьэь акт = )ьтймэз+ гкпм. Для схемы выполняется услоа«с акт=)м. Тогда, используя приведенные выражения, выразим ток коллектора транзистора уТ2 через базовый ток транзистора УТ>. При этом для простоты будем полагать, что для обоих траизястор~ и / кпэ =О /кт=Уэ Фмэз =(Ух~ +/в)йт1э1 — -Аи йпэ1+ Угн )дпэ ~ =йю (Лмэ1+ 1) йпэт Суммарный выходной ток составного 1рпизисторз ), з равен 78 ю х ук1+ /кз = lь|ймэ!+ /ы (Ьпэ1 + 1)Й2!ээ гв~ (ймэ ~ + l пэ з + дмэ ~ймэз)' Полагая, что йэ~э1+ Ьмэз ..'.
Ьмэ1лпэз, окончательно запишем у.. ян lэ1ймэ1ймээ. (6.52) Таким образом, в составном транзисторе суммарный коэффи. цкент передачи тока равен произведению коэффициентов передачи отдельных транзисторов. Ъие тгг Рнс. 6.26. Лвойной составной транзнстор на приборах с различным типом проводнмостн Рне 6.25. Лвойной со. ставной транзастор на нрнборах одного типа проводнмостн (схема Лардннгтона~ Работоспособность приведенной схемы не нарушается, если выполняется условие узг >/кват. В противном случае из-за разрыва цепи протекания тока! кват пропорциональность между входным и выходным токами нарушается.
Следовательно, при малых выходных токах схема составного транзистора, приведенная иа рис, 6.25. может оказаться неработоспособной. Для устранения этого недостатка эмнттсрнь|н переход транзистора тгТ2 обычно шунтиругот резистором смещения Кс . Максимально допустимое сопротивление этого резистора определяется нз условия, что создаваемое н» нем от яр<искания тока !кво падение напряжения недостаточно для отпирания транзистора и обычно приводится в справочных данных на транзистор.
Рассмотреннан схема является не единственно возможной. Составные транзисторы строятся и на приборах различного типа проводимости, Такие структуры называкгт составными транзисто. рами с дополнительной симметрией. Пример построения такой схемы принслсн на рнс.
6,26. В этом случае в качестве входного используется транзистор структуры р-л-р, а выходного — структуры п-р-л. Следует отмстить, что введение в структуру составного транзистора резистора смещения несколько снижает его суммарный коэффициент передачи. Поэтому. если заведомо известно, что в схеме во всех режимах работы будет выполняться условие !э1 > >1 нааг. резисторы смещения могут отсутствовать. С испо.т чонанием этих принципов могут быть построены составные структуры с произвольным числом транзисторов. В качестве примера на рис. 6.27 приведены две схемы составных транзисторов, выполненных на трех приборах. В принципе структура составного транзистора может быть построена с использованием как цолевых, так и биполярных транзисторов. Пример такой схемы, выполненной на полевом транзисторе 266 ггрх Гт Рис.
627. Тройные сосзаанме транзисторы на приборах одного (а) и различного (6) типов проводимости ; ис 6 28, Составной транзистор на поле. вом н биполярном транзисторах с управлякзщим р-и-переходом и канвлолг и-типа н биполярном транзисторе структьры л-р-п, приведен на рис. 6,28. Данная схема удачно совмещает свойства полевого н биполярного транзисторов — зто большое входное сопротивление, теоретически бесконечный статический козффициент усиления по току (мощности), что обеспечивает возможность управления мошной нагрузкой непосредственно от маломошного источника сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
