Особенности расчёта резистивного каскада на биполярном транзисторе

 

Усилительные каскады на биполярных транзисторах используются достаточно широко. Это обусловлено тем, что они обеспечивают усиление, как по напряжению, так и по току. От каскадов на биполярных транзисторах можно получить максимальное усиление мощности. Наиболее часто используется схема усилительного каскада на БТ с общим эмиттером (ОЭ) (рис.7.1).

E П

R К i

C р

R К i+1

R 1 i

1 i +1

R

C р

C р

VTi

C Э i

VTi+1

R Э i

R 2 i

R 2 i +1

C Э i+1

R Э i+1

Анализируемый каскад

Рис.7.1. Принципиальная схема каскада предварительного усиления по схеме ОЭ:

 

анализируемая часть схемы включает выходную цепь i-го каскада и входную цепь i+ 1-го

 

каскада, которая является нагрузкой i -го каскада

 

При анализе сделаем следующие допущения, аналогичные сделанным при

 

анализе каскадов на ПТ:

 

на переменном токе (на частоте полезного сигнала) шина питания и земля короткозамкнуты;

 

в полосе рабочих частот ёмкость эмиттера идеально шунтирует

 

сопротивление эмиттера				0, поэтому цепью эмиттера
	C Э

пренебрегают при анализе диапазона рабочих частот, то есть считают, что эмиттер по переменному току подключается к общей точке.

 

 

Эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного усиления,
при указанных допущениях, имеет вид (рис.7.2):
К				C р
S U Вх	C Вых i		C М i			C Вх i +1
Yi=Y 22 i	Y К i	Y Дел i +1	Y Вх i +1
Э

Рис.7.2. Эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного усиления по схеме ОЭ: Y_i – выходная проводимость транзистора VT _i; C _{Вых i} – выходная ёмкость

 

транзистора VT _i (десятки пФ); Y _{К i} 1 R _{К i} –проводимость цепи коллектора VT _i; C _{М i} –

паразитная монтажная ёмкость транзистора VT _i; C _р – разделительная ёмкость (доли и

 

единицы мкФ), обеспечивающая разделение каскадов по постоянному току;

 

Y _{Дел i 1}1 R _{Дел i 1}–проводимость входного делителя напряжения VT i+1;

 

R	R 1|| R 2	R 1	R 2	; Y	Y	– входная проводимость
R R
Дел i 1		Вх i 1	11 i 1

транзистора VT i+1; C _{Вх i 1} – входная ёмкость транзистора VT i+1 (Y _{Дел i 1} || Y _{Вх i 1} || C _{Вх i 1}

 

представляют собой нагрузку i-го каскада).

 

Как правило C _р max C _Вых, C _Вх, C _М, поэтому емкости C _Вых, C _Вх, C _М можно

 

считать включенными параллельно и в эквивалентной схеме заменить ёмкостью C ₀:

C 0	C Вых C Вх C М	(7.1)
Особенностью задания рабочей точки БТ является то, что ток делителя
должен быть в 3-5 раз	больше тока базы (I Дел 3 5 I Б),	поэтому

 

сопротивление делителя стремятся уменьшить. При этом следует учесть, что входное сопротивление каскада определяется сопротивлением базового делителя.

 

Тогда эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного
усиления примет вид (рис.7.3):
К			C р
S U Вх		C 0	Y Дел i +1	Y Вх i +1
22 i	К i
Yi=Y	Y
Э
Рис.7.3. Эквивалентная схема выходной цепи каскада предварительного усиления

по схеме ОЭ, где C ₀ C _Вых C _Вх C _М

 

Эквивалентная схема выходной цепи оконечного каскада имеет вид

 

(рис.7.4):

					К	C р
SU с	Y	i	Y	к		н		Вых
				Y	U
					C
					Э

 

Рис.7.4. Эквивалентная схема выходной цепи оконечного каскада по схеме ОЭ: Y _Н 1 R _Н–

 

проводимость нагрузки, а C ₀ C _Вых C _Н C _М

 

Далее в расчетах будем полагать, что нагрузка является высокоомной, т.е.

 

R _Н R _К.

 

Рассмотрим три области частот усиливаемого сигнала: НЧ, СЧ и ВЧ.

 

Анализ будем проводить как для каскадов предварительного усиления, так и для оконечного каскада.