Усилители переменного и постоянного тока на транзисторах

Усилитель переменного тока предназначен для усиления сигнала в некотором диапазоне частот f _н - f _в, обычно f _н >> 0. Так как внешние возмущения, как правило, носят медленно текущий характер, то для стабилизации режима работы каскада по переменному току широко используют метод введения последовательной частотно-зависимой (комплексной) цепи ООС по току нагрузки. В этом случае обратная связь действует только в диапазоне частот, лежащем ниже частоты f _н, а выше этой частоты усиление остается максимально возможным. На практике это достигается шунтированием резистора R _Э дополнительным конденсатором C _Э (рис. 5.5 а).

Сопротивление ветви с параллельно включенными резистором R _Э и конденсатором С _Э и соответственно коэффициент передачи цепи ООС уменьшаются с увеличением частоты, а общий коэффициент передачи каскада увеличивается от

т.е. до своего максимально возможного значения. Это значение достигается на частоте f ₁ ≈ 1/(2π R _Э C _Э), которая может быть выбрана меньше, чем нижняя граница полосы пропускания каскада (f ₁ ≤ f _н).

Таким образом, введение частотно-зависимой ООС в усилителях переменного тока позволяет стабилизировать его параметры как при воздействии произвольных внешних возмущений (выбором значения R _Э), так и сохранить высокий коэффициент передачи К_u по переменной составляющей (выбором значения C _Э) во всем диапазоне усиливаемых частот.

Так как усилитель должен усиливать только переменную составляющую сигнала, постоянное напряжение на его входе и выходе "отсекается” посредством разделительных конденсаторов С _р1 и С _р2.

Сложности построения усилителя постоянного тока (УПТ) связаны с необходимостью усиления как постоянной, так и переменной составляющих входного сигнала. Как было показано, постоянное входное напряжение U _вх обеспечивает режим работы каскада по постоянному току, формируя на его выходе напряжение U _КЭ.пок ¹ 0. Однако, даже при отсутствии входного напряжения U _вх, на выходе усилителя формируется некоторое постоянное напряжение, которое может трактоваться как его выходной сигнал. К тому же, если усилитель содержит несколько каскадов

U _КЭ.VT1 + U _RЭ1 = U _КЭ.VT2 + U _RЭ2.

Так как вследствие нелинейности входной характеристики транзисторов

Δ U _КЭ.VT1 > Δ U _КЭ.VT2, то Δ U _RЭ2 > Δ U _RЭ1,

И глубина ООС в каждом последующем каскаде больше, чем в предыдущем. Соответственно, коэффициент передачи каждого последующего каскада меньше, чем в предыдущем. Поэтому получение больших коэффициентов усиления в таких усилителях невозможно

Схемотехнические решения, применяемые при построении каскадов на полевых транзисторах, во многом аналогичны с решениями, используемыми при построении каскадов на биполярных транзисторах. Существующие особенности связаны с отличием свойств полевых транзисторов. Рраспространение получила схема с общим истоком, с применением в ней либо полевых транзисторов с управляющим p-n -переходом, либо МДП-транзисторов со встроенным каналом.

На рис. 5.5 в приведена типовая схема усилителя на полевом транзисторе с управляющим p-n -переходом и каналом n -типа. В этой схеме можно реализовать любой из описанных ранее классов усиления. Однако наиболее часто эта схема используется в режиме класса А для построения входных каскадов усилителей, так как, по сравнению с биполярным, у полевого транзистора:

· большее входное сопротивление, что упрощает его согласование с высокоомным источником сигнала,

· как правило, меньший коэффициент шума, что делает его более предпочтительным при усилении слабых сигналов,

· большая собственная температурная стабильность режимов покоя.