Материал: Физические основы и схемотехника электронных устройств автоматики. Гиоргадзе А.L., Кириллов Ю.В

ходное сопротивление источника колебаний.

Эмиттерный ток в режиме короткого замыкания равен

Получается, что выходное сопротивление эмиттерного повторителя

Таким образом, эмиттерный повторитель уменьшает выходное сопротивление источника колебаний в число раз, равное коэффициенту усиления тока транзистора. Если выходное сопротивление Uк очень велико (сравнимо с Rэ∙α), то сопротивление Rэ должно быть учтено, как включенное параллельно найденному Rвых эмиттерного повторителя.

Если сопротивление Uк на входе эмиттерного повторителя

rэ перехода база – эмиттер.

Если требуется преобразовать сопротивление в большей степени, то используют схему Дарлингтона, в которой эмиттерный ток первого транзистора VT1 образует базовый ток второго транзистора VT2. Таким образом, коэффициент усиления тока у этой пары транзисторов равен произведению коэффициентов усиления тока каждого из этих транзисторов в отдельности (рис. 2.59).

Рис. 2.59

173

Схема Дарлингтона дает увеличение коэффициента усиления тока и имеет большое входное сопротивление.

2.4. Истоковый повторитель

Включая нагрузку в цепь истока полевого транзистора получается схема включения с общим стоком или истоковый повторитель (рис. 2.60).

Рис. 2.60

Истоковый повторитель, подобно эмиттерному повторителю, является схемой согласования сопротивлений с коэффициентом усиления напряжения, близким к единице, и с тем дополнительным достоинством, что полевой транзистор по своей природе обладает большим входным сопротивлением.

E2

Рис. 2.61

На рис. 2.61 показана эквивалентная схема истокового повторителя, где приняты во внимание только переменные токи и напряжения. Коэффициент усиления напряжения истокового повторителя чуть-чуть меньше единицы.

174

Из рис. 2.61 получается, что Uвх и Uвых отличаются только на малую величину Uзи, в результате чего коэффициент усиления по напряжению оказывается примерно равным 1.

Поскольку ток затвора пренебрежимо мал, переменный ток стока ic, как известно, равен току истока iи.

Но ток стока ic связан с напряжением затвор-исток Uзи коэффициентом пропорциональности, равным крутизне S:

ic=S∙Uзи, поэтому ic=iи=S∙Uзи.

Согласно закону Ома имеем:

Uвых=Rн∙iн=Rн∙S∙Uзи.

Так как Uзи=Uвх – Uвых, имеем:

Uвых=Rн∙S(Uвх–Uвых).

Выполняя преобразования, получим

Uвых=Rн∙S∙Uвх–Rн∙S∙Uвых,

Uвых(1+Rн∙S)=Rн∙S∙Uвых, и

Ток затвора полевого транзистора пренебрежимо мал, так что весь входной ток iвх течет по резистору в цепи затвора Rз. Поэтому входное сопротивление истокового повторителя равно Rз.

Для большинства полевых транзисторов с p-n переходом величина Rз может доходить до 200 МОм, прежде чем сам ток затвора станет существенным. В случае МОП – транзисторов с их изолированным

затвором можно достичь значений входных сопротивлений вплоть до 1015Ом.

Чтобы найти выходное сопротивление истокового повторителя, мы снова применим все тот же способ его определения путем

175

деления напряжения холостого хода на ток короткого замыкания. Из рис. 2.61 видно, что в режиме холостого хода и при Ки=1 полу-

чается, что Uвых Uвх.

Если замкнуть выход накоротко, то все напряжение Uвх окажется приложенным между затвором и истоком. Следовательно, ток короткого замыкания будет равен:

Если S выражается в миллиамперах на вольт, то Rвых – в килоомах. Результат показывает, что у истокового повторителя, выходное сопротивление не зависит от сопротивления источника сигнала, подключенного ко входу. Например, для типичного значения

крутизны 2 мАВ величина Rвых равна 500 Ом.

Сравнение эмиттерного и истокового повторителей показывает, что первый из них может обеспечить меньшее выходное сопротивление, чем второй. Однако истоковый повторитель является непревзойденным, когда речь идет о сопряжении с источником сигнала с очень большим внутренним сопротивлением.

2.5.Схемотехника усилительных устройств

Обычно усиление сигнала, создаваемое одним каскадом, оказывается недостаточным, поэтому применяют многокаскадные схемы усилителей. Упрощенная структурная схема усилителя приведена на рис. ,

Рис. 2.62

где: ИС – источник сигнала; ВУ – входное и выходное устройства, т.е. входная цепь и схема

входного каскада, и выходная цепь и схема выходного каскада в совокупности, соответственно; КПУ – каскады предварительного усиления; ПОК – предоконечный каскад; ОК – оконечный каскад;

176

Н – нагрузка.

Вход первого каскада является входом усилителя, а выход последнего – выходом усилителя.

Сигнал, усиленный одним каскадом, передается на следующий с помощью межкаскадной связи – непосредственной (гальванической), емкостной и трансформаторной.

Гальваническая связь осуществляется с помощью элементов, проводящих как переменный, так и постоянный ток, например резисторов, диодов, стабилитронов (рис. 2.63а) или непосредствен-

но (рис. 2.63б)

Емкостная или резистивно-емкостная связь осуществляется с помощью конденсаторов (рис. 2.63в) или конденсаторов и резисторов.

Трансформаторная связь осуществляется с помощью трансформатора, который, как и конденсатор, выделяет сигнал из пульсирующего напряжения (рис. 2.63г).

Межкаскадная связь, передающая сигнал в направлении от входа в выходу, называется прямой, а с выхода на вход – обратной (рис. 2.63д). На структурной схеме прямоугольниками обозначены усилительные каскады:

Рис. 2.63

Название каскада определяется видом межкаскадной связи, поскольку элементы связи относят к каскаду, в выходной цепи которого они включены. Если связь гальваническая или резистивноемкостная, то каскад называется резисторным. При трансформаторной связи данного каскада с последующим или с нагрузкой его называют трансформаторным.

177