10. Блокирующие конденсаторы в схемах с общим эмиттером

В современной РЭА находят применение усилительные каскады, у которых резистор в эмиттерной цепи R_э зашунтирован конденсатором (рис.10.1). Основное назначение - исключить влияние R_э на усилительные параметры в диапазоне средних частот.

Эквивалентное комплексное сопротивление в эмиттерной цепи транзистора VT1:

. (10.1)

Рис.10.1. Усилитель с блокирующим конденсатором С_э.

Эквивалентная схема каскада (рис.10.1) на переменном токе показана на рисунке 10.2.

Рис.10.2. Эквивалентная схема усилителя с блокирующим конденсатором С_э

На основании второго закона Кирхгофа комплекс эмиттерного тока равен:

, (10.2)

где .

Поэтому выходное напряжение усилителя

. (10.3)

Преобразуя формулу для (10.1), находим:

. (10.4)

Таким образом,

(10.5)

где ; ;

- коэффициент усиления каскада в диапазоне низких частот (ДНЧ) ().

Из (10.5) следует, что уравнение для АЧХ каскада:

где -коэффициент усиления в диапазоне средних частот (ДСЧ) при R_э=0.

Рис.10.3. Амплитудно-частотная характеристика каскада в широком диапазоне частот

Если учесть, что всегда , а практический интерес часто представляет область частот , то уравнение для АЧХ может быть существенно упрощено:

. (10.6)

Таким образом, в рассматриваемой схеме поведение АЧХ в переходной области (диапазон низких частот – диапазон средних частот) определяется в основном низкочастотной постоянной времени

. (10.7)

11 Дифференциальные каскады

11.1 Основные определения

В общем случае типовой дифференциальный каскад (ДК) (рис.11.1) имеет два входа (Вх.1 и Вх.2), два выхода (Вых.1 и Вых.2) и соответствующие коэффициенты передачи между ними К_yi.j.

Рис.11.1. Базовая функциональная схема дифференциального каскада

Поэтому существует несколько вариантов включения ДК в электронных схемах - по входу (рис.11.2) и по выходу (рис.11.3).

Рис.11.2. Основные схемы включения ДК по входу

Рис.11.3. Схемы включения ДК по выходу

В этой связи ДК характеризуется большим числом параметров и коэффициентов передачи (К_уi.j), которые для каждой схемы включения (рис.11.2-рис.11.3) могут существенно отличаться друг от друга. Точная математическая модель дифференциального каскада рассмотрена в [4].

Упрощенная эквивалентная схема ДК, для переменного тока пригодная для большинства применений, показана на рисунке 11.4.

Рис.11.4. Эквивалентная схема ДК с одним выходом

В этой схеме

• - коэффициент усиления дифференциального (разностного) сигнала и_д=и_1.1-и_1.2:

.

• -коэффициент усиления синфазного (одинакового на входах) сигнала и_сф=

.

• - входное дифференциальное сопротивление (сопротивление между входами)

R_вх.д = .

• - входные синфазные сопротивления (сопротивления между входами и общей шиной):

• - выходное сопротивление

.

В идеальном усилителе напряжения, реализуемом на базе ДК (рис.11.4), основные параметры должны удовлетворять условиям:

.

Рис.11.5. Эквивалентная схема усилителя на основе идеального ДК

То есть такой усилитель (рис.11.5) передает на выход только разностный входной сигнал . Его выходное напряжение будет одинаковым при разных абсолютных значениях и . Так, например, если u_вх.1=10мВ, и_вх.2=9мВ и u_вх.1=10001мВ, и_вх.2=10В, то

.

На практике это не выполняется, поскольку ослабление синфазных сигналов не равно нулю .

Для описания свойств "подавления" синфазного и_сф сигнала вводится специальный параметр ДК - коэффициент ослабления синфазного сигнала

.

В идеальном усилителе

.