3.3.Особенности схем с общим стоком и общим затвором

Схема с общим стоком обладает значительно большим входным сопротивлением, чем схема с общим истоком.

В большинстве случаев в области низких и средних частот это не имеет особого значения, так как R_вх достаточно велико и для схем с общим истоком. Преимуществом схемы с ОС является то, что она существенно уменьшает входную емкость усилителя. С_{вх ои} = С_зс + С_зи(1 – К_ои) ≈ С_зс, так как коэффициент усиления К_ои близок к единице.

В отличие от эмиттерного повторителя выходное сопротивление истокового повторителя не зависит от внутреннего сопротивления источника сигнала.

Принципиальная схема истокового повторителя приведена на рис. З.5, Упрощенная эквивалентная схема истокового повторителя имеет такой же вид, как рис. 3.2 (рис. 3.5, б), если вместо R_с включить R_и.

а) б)

Рис. 3.5. Истоковый повторитель — а, и его схема замещения на средних и высоких частотах —б

Коэффициент передачи по напряжению истокового повторителя

,

где

Выходное сопротивление истокового повторителя

, где

При , R_{вых ос} ≈ 1/S.

Меньшее значение крутизны усиления маломощных полевых транзисторов по сравнению с крутизной усиления биполярного транзистора не позволяет получить в истоковом повторителе таких низких выходных сопротивлений, как в эмиттерном повторителе. По этой причине иногда применяют составной транзистор на полевом и биполярном транзисторе (схема Дарлингтона). Такой составной транзистор обеспечивает высокое входное и низкое выходное сопротивление.

На рис. 3.6 приведена схема истокового повторителя, позволяющая увеличить входное сопротивление за счет напряжения ООС.

Рис. 3.6. Истоковый повторитель с высоким входным сопротивлением

Входной ток в данной схеме, протекающий через резистор R_з

.

Откуда

.

Здесь К — коэффициент передачи истокоэого повторителя. При R₁ = 0 входное сопротивление принимает максимальное значение

R_{вх макс} = R_з / (1-К).

Если К = 0,9, то R_вх увеличивается на порядок..

В схеме с общим затвором (аналог включения биполярного транзистора с ОБ) наблюдается полная параллельная внутренняя ООС по току, что дает малое эквивалентное входное сопротивление и синтезирует выходную цепь — генератор тока. Поэтому каскад с общим затвором повторяет в нагрузке входной ток сигнала и усиливает напряжение на высокоомной нагрузке. Так как в этой схеме затвор заземлен, то электрическое поле стоковой области практически не оказывает влияния на входную цепь. В схеме с общим затвором проводимость Y₁₂ = 0, поэтому каскад сохраняет устойчивость, даже если в цепи истока включается резонансный контур.

Таким образом, усилительный каскад с общим затвором обеспечивает высокочастотную развязку цепей нагрузки и генератора сигнала. На практике этот каскад чаще всего применяется в составе сложного каскада общий исток – общий затвор, известного под названием каскодной схемы.

В каскодной схеме каскад с общим истоком усиливает входной сигнал лишь по току. Малое входное сопротивление схемы с общим затвором минимизирует входную емкость и расширяет амплитудно-частотную характеристику каскодного усилителя

Каскодные схемы широко применяются в резонансных усилителях, в которых в качестве нагрузки используется колебательный контур. Малая входная емкость каскодного усилителя повышает не только устойчивость резонансного усилителя, но и позволяет значительно увеличить его коэффициент усиления.