Гусев - Электроника (944138), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Для наиболее часто встречающихся случаев выходное сопротивление равно 100 — 200 Ом, что намного меньше, чем в схемах с ОЭ и ОБ. Коэффициент уб ияения па напряжению найдем, учитывая малое значение сопРотивлениЯ г„н (г,„н «г„*,„б). Выходное напряжение можно записать в виде и ы» (1+'2 21э)1б(Я )) Ян )) Гйннф) гДе 1б= ее,'(Я„+Я,„). Используя выражение (4.162) и учитывая, что е; (Яэ+Я„,)1б, определим коэффициент передачи по напряжению; К„= ( "1)( "'"б) ' ' " --. (4.163) Я .1-Гэ-1-(! -1.ЬВ )!э„ыб)(2 „э-1-и ~ и„)) Если учесть, что обычно выполняется неравенство г,н„ф«Я,) Ян, то (4.163) можно упростить: (1+61„МР„*„„Р) (д, ) й„) (4.164) +и ь(1 +Ь11 )[1„1 я ! я 1 Из выражения (4.! 64) видно, что коэффициент передачи по напряжению меньше единицы и его значение в основном зависит от внутреннего сопротивления источника Я,.
Обычно К„ находится в пределах 0,9 0,9995. Коэффициент усиления по таку значительный и в пределе е, равен 1+12т1, Его легко получить, если учесть, что !',= я, ья,„ а г„„е«Я,))Я„, Эмиттерные повторители могут работать с большими входными си~ налами по сравнению с усилительными каскадами других типов. Влияние разделительных конденсаторов СК С2 на частотную характеристику полностью аналогично влиянию соответствующих конденсаторов в каскаде с ОЭ и рассмотрено в ~ 4.5. О~метим только, что они полностью определяют вид низкочастотной части амплитудно-частотной характеристики каскада. Поведение каскада в области малых времен рассмотрим только качественно.
При этом будем использовать эквивалентную схему для области малых времен, приведенную на рис. 4,27,в, Важной особенностью эмиттерного повторителя является то, что его входное сопротивление резко уменьшаегся при повышенной частоте и передаче коротких импульсов. Это обусловлено инерционностью процессов в базе транзистора, а также наличием коллекторной и нагрузочной емкостей. Из эквивалентной схемы видно, что в первый момент после подачи импульса входное сопротивление равно г~, т. е. имеет достаточно малое значение. По мере зарядки емкостей и нарастания коэффициента Л ~з, входное сопротивление увеличивается до своего установившегося значения.
Аналогично обстоит дело с коэффициентом усиления по напряжению. Это видно из переходной характеристики эмиттерного повторителя в области малых времен (рис. 4.27, г). Если С„=0 и С,*=О, то в момент поступления импульса на выходе сразу появился бы сигнал. По мере нарастания функции йз,,(г) одна часть тока 6,*,,1, ответвлялась бы в выходную цепь, увеличивая выходное напряжение вплоть до установившегося значения, а другая в цепь базы и была бы направлена навстречу исходному току базы. Эт о уменьшило бы эквивалентный входной ток и, следовательно, увеличило бы усиление тока и гак до установившихся значений. Влияние емкости С," сказывается в том, что начальный скачок напряжения на выходе отсутствует и увеличивается время нарастания. Емкость нагрузки С„оказывает приблизительно такое же влияние, что и С'„*, и еще больше уменьшает крутизну начального участка фронта.
Для получения аналитического уравнения, характеризующего коэффициенты усиления (К„К) в области высоких частот, в (4.164) и (4.165) следует подставить уравнение, аппроксимирующее коэффипиент Ь,*,, (7а), а вместо г,* „Ф использовать У„"х„в~У~„„ф=г„*,„я,:! )(7'взС~)(. Таким образом, вследствие 100'У -ной обратной связи по напряжению, которая имеется в усилительных каскадах с ОК (аналогично рассмотренному в з 4.4), их коэффициент по напряжению стабилен и близок к единице, входное сопротивление высокое, а выходное--низкое.
280 lх !х Рне. 4.28. Схема эмнз гернозо повторители: и на сос|энно ранние~оно. б с зоп л н е~ й абра~ион связы , е с ннинаыияесы и насрззы йя с с ынеиэраиизо анним сопр з янинами,зе."~нзе я Сложные эмиттериые повторители . В рассмотренном каскаде входное сопротивление не превышает сопротивления При необходимости получить более высокое входное сопротивление приходится использовать различные схемы сложных эмиттерных повторителей. Простейшая из них на составных транзисторах (рис. 4.2о,а) имеет Л„„,„н„=гй„.„„, но у нее вхолное сопро гивленпе возрастает с увеличением А, ~~ А„значительно быстрее„чем у обычных повторителей.
При его расчете можно использовать полученные ранее уравнения, полставляя в них эквивалентный коэффициент передачи базового тока: йй!ээы йййз)'21эз (4. 166) Максимальное входное сопротивление приблизительно такое же, как у простого эмиттерного повторителя, но его значение, близкое к максимальному, получается при меньшем значении Я, й А„. Коэффициент передачи намного ближе к единице (К„> 1),995).
Для увеличения входного сопротивления необходимо повышать сопротивление коллекторного перехода г„* не. Это часто можно выполнить за счет различных схемных реьцений. Иногда применяют составные повторители с дополнительной обратной связью, когда напряжение па коллекторе изменяют так, чтобы к гй,но было приложено нулевое (в идеальном 2а! случае) напряжение, Это приводит к тому, что ток через него не протекает.
В реальном случае, используя это решение, можно только значительно уменыпи~ь ток через сопротивление Для практической реализации этой идеи в схему составного эмиттерного повторителя включают резистор А„,и на коллектор КТ1 полностью подают переменную составляющую выходного напряжения (рис. 4.28,б). Батарея Е,, роль которой в схемах выполняет или конденсатор болыпой емкости, или стабилитрон, служит для компенсации постоянного напряжения на коллекторе КТ!. Входное сопротивление в таких каскадах может дости~ ать 100 МОм при болыпом значении сопротивления Я, ~ Я„.
Как в простом, так и в составном эмиттерном повторителях желательно увеличение А„. Однако при этом растет напряжение постоянной составляющей Г,К,. Из-за необходимости обеспечить определенный режим по постоянному току (Т, определенного значения) сопротивление резистора А, не может быть выбрано высоким. Это ограничение можно обойти, если использовать элемент, имеющий малое сопротивление для постоянного тока и большое для переменного, например транзистор, В схеме рис. 4.28, к, которую ино~ да называют схемой с динамической нагрузкой, ток транзистора КТ2 определяется только током его базы и практически не зависит от напряжения на коллекторе.
Следовательно, сопротивление по переменному току у транзистора 1'Т2 велико (близко к г„"„„Ф), что и требовалось получить. Отметим, что все меры по увеличению входного сопротивления могут не дать результатов, если не учесть наличие делителя из активных резисторов, которым задается режим работы но постоянному току. Для получения высокого входного сопротивления этот делитель должен быть или устранен вообще, или его влияние должно быть нейтрализовано. Последнее возможно только на переменном токе. В приведенной на рнс. 4.28, г схеме сравнительно низкоомное сопротивление резистора Лз за счет обратной связи повышается в 1,'(! — К,) раз. Это сойротивление по переменному току может достиг ать десятков МОм и не будет существенно шунтировать вход эмиттерного повторителя. Эмиттерные повторители широко применяются во входных и выходных каскадах.
Их также часто используют при необходимости согласовать между собой два каскада, например при построении многокаскадных усилителей по схеме с ОК. Таким образом, для усилительных каскадов с ОК характерны: 1) высокое вхолное сопротивление, значение которого лостаточно стабильно; 2) большой коэффициент усиления по току; 3) стабильный коэффициент усиления по напряжению, 282 близкий к единице; 4) малое выходное сопротивление; 5) отсутствие в рабочем диапазоне частот фазового сдвига между входным и выходным напряжениями. а 4.8.
диФФеРенциАльные усилительные кАскАды Дифференциальный усилительный каскад (рис. 4.29,а) имеет два входа и усиливает разность напряжений, приложенных к ним. Если на оба входа подать одинаковое (синфазное) напряжение, то усиление будет чрезвычайно мало. Дифференциальный усилительный каскад не усиливаенэ синфазный сигнал. Дифференциальный каскад состоит из двух транзисторов, змиттеры которых соединены и подключены к общему резистору Д,.
Для сигнала Бс,„э транзистор Ъ'Т) включен по схеме с ОЭ, а транзистор ИТ2 — по схеме с ОБ. Для сигнала БР,„, транзистор )'Т1 включен по схеме с ОБ, а транзистор ИТ2 — по схеме с ОЭ. Используя уравнения, полученные в 9 4.5, 4.6 для каскадов с ОЭ и ОБ, можно найти все зависимости, характеризующие параметры дифференциального каскада. Однако чтобы избежать громоздких промежуточных преобразований, воспользуемся искусственными приемами, позволяющими получить интересующие результаты. Предположим, что каскад абсолютно симметричен, т. е. сопротивление резисторов, входящих в каждое плечо, и парамеэры транзисторов )гТ! и эгТ2 одинаковы.
В этом случае при равных входных сигналах сс„„, и Г„а токи транзисторов +Й-сс'яэ) +Е Рис. 4.29. Дифференциальный усилительный каскад: о бвывв св мв, 6 с с внвивввси на о прсабрвоов ни, с смв при поппи«си фанни н,спрвиснив., Воронов ° ф .в 283 г'Т! и УТ2 равны между собой, а именно; 1„, =1к,, 1зг — — 1зд; 1п, = 1вь Пусть входные напряжения получат одинаковые приращения разных полярностей г~'аЛ(1,„: вхг ~вхг+Л~'вх!2' (4.1б7) 1' «хз ~'вх2 Л1 вх В результате ток одного транзистора увеличится на Л1к, а другого на столько же уменыпится: (4.1б8) 1к д = 1к г Л1к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
