4.2.3. Эп с динамической нагрузкой
Рис.4.7. Эмиттерный
повторитель с динамической нагрузкой
Рис. 24.
Ток второго транзистора определяется
только током базы и практически не
зависит от напряжения на коллекторе.
Следовательно сопротивление второго
транзистора на переменном токе велико
(близко к
)(точное
значение смотрите в главе ОЭ:
).
Зная номинальный ток Iк1 и β2 находим Iб2 и затем
.
На постоянном токе сопротивление второго транзистора невелико и никаких трудностей с обеспечением режима первого транзистора не возникает.
Оценим для ЭП с динамической нагрузкой.
Пусть
Получим
=
[пренебрегаем
]
=
=
[у нас Rэ это
]
=
=
[Для простоты можно считать, что
]
=
=
[т.к. транзисторы одинаковы и работают
в одном режиме
,
то
]
=
=
[т.к.
]
=
.
То мы видим, что использование динамической нагрузки существенно увеличивает входное сопротивление ЭП.
4.3 Каскад с эмиттерной связью
Рис.4.8. Каскад с
эмиттерной связью
Рис. 26.
Усилитель содержит каскады ОК и ОБ.
Сигнал снимается с эмиттера первого
транзистора и подается на эмиттер
второго - эмиттерная связка. Считаем
транзисторы одинаковыми:
и т.д. На переменном токе Rэ
в работе не участвует и его можно положить
равным бесконечности (Rэ=∞).
Действительно: пусть увеличиться ток
Iэ первого
транзистора, тогда увеличится потенциал
эмиттеров первого и второго транзисторов
и уменьшится разность потенциалов Б-Э
второго транзистора. В результате
уменьшатся ток базы и эмиттера второго
транзистора и в целом общий ток через
резистор Rэ
под действием сигнала не изменяется.
Для простоты будем считать, что
(
тем более)
В области средних частот C1 и С2 в работе не участвуют.
,
и т.о. в работе не участвует.
на переменном токе зашунтировано
конденсатором Cз
(
)
и в работе тоже не участвует.
Все емкости и
и
следует учитывать в области малых частот
и больших времен. При этом в формулу
они должны быть включены последовательно
с rб.
В общем случае коэффициент усиления многокаскадного усилителя определяется произведением коэффициентов усиления каскадов
Для эмиттерного повторителя воспользуемся формулой (3.2)
=
[учтем и Rэ=∞]
=
Нагрузкой первого транзистора является входное сопротивление второго:
В этом выражении последовательно с rб включен делитель Rб2.
- заменим (1-α) на
Подставим вместо Rн его значение, т.е. Rн1
Знаменатель:
В общем виде
Замечание. По эквивалентной схеме
первого каскада следует, что
.
Но т.к.
выбирается из условия
,
то влиянием
на коэффициент передачи можно пренебречь
как и для однокаскадного усилителя.
Коэффициент передачи второго каскада
найдем по формуле
схемы ОБ
Уточним ее для нашего случая. Так как в
формуле
мы учли
,
т.е. учли передачу сигнала от первого
каскада ко второму, то вторично это
делать нельзя. Мы должны положить для
=0.
Раскроем
=
[заменим α на β.
]
=
В общем виде
,
т.е.
- входное для ОБ
И окончательно
Выходное сопротивление связки равно ≈Rк и обычно достаточно велико.
Входное сопротивление определяется как
[для нашего случая]
=
=
[учитывая, что
велико и
]
=
=
=
Таким образом сравнительно невелико (по отношению к каскаду ОК).
В итоге RВХ практически совпадает с RВХ схемы с ОЭ.
Недостатком эмиттерной связки является узкий динамический диапазон входных сигналов. Действительно, т.к. потенциал базы Т2 фиксирован и напряжение на эмиттерных переходах равно UЭБ0, то увеличение потенциала базы Т1 больше, чем на UЭБ0 приведет к запиранию транзистора Т2, а уменьшение на такую же величину приведет к запиранию Т1. Реальные сигналы для германиевых транзисторов не могут быть больше 0.1-0.2В, а для кремниевых 0.4-0.5В. Одновременно приходится очень тщательно выравнивать потенциалы баз Т1 и Т2, ибо в противном случае возможно запирание одного из транзисторов.
Эмиттерная связка не дает фазового сдвига сигнала и используется тогда, когда необходимо обеспечить большое входное сопротивление и для смещения относительно друг друга уровней постоянных составляющих входного и выходного напряжений. Кроме того, т.к. обе схемы – высокочастотные, то эмиттерная связка используется в ВЧ-каскадах.
Еще одно достоинство состоит в том, что малое сопротивление схемы ОБ практически отключает нагрузку всего каскада от источника сигнала. В качестве нагрузки может быть использован колебательный контур, сопротивление которого может меняться от больших значений до нуля в зависимости от частоты. Это изменение не будет влиять на ЕГ.