Динамическими нагрузками

Повышение коэффициента усиления любого каскада при заданном УЭ возможно за счёт увеличения сопротивлений резисторов, которые включены в коллекторные или стоковые цепи транзисторов. Однако, если напряжение источника питания покоя транзистора. В результате ухудшаются его усилительные свойства, так как снижается крутизна транзистора g ₂₁.

Для поддержания тока покоя постоянным, нужно соответствующее увеличение напряжения источника питания, но при этом ухудшается энергетика каскада, так как большая часть мощности источника питания рассеивается на коллекторной (стоковой) нагрузке. Кроме того, в ИМС высокоомный резистор занимает большую площадь на кристалле, что потребует увеличение её размеров.

Эта проблема решается применением динамических нагрузок, которые представляют собой некоторую схемную реализацию ГСТ, сопротивление которых постоянному току значительно меньше (на несколько порядков), чем переменному.

В усилителе с динамической нагрузкой (рис. 3.30) транзистор VT1 является УЭ. Его нагрузка (динамическая) – ГСТ (токовое зеркало) на транзисторах VT3 и VT4. Транзистор VT2 выполняет функцию токовой защиты. При нормальных условиях он закрыт и не оказывает ни какого влияния на работу каскада.

Данный каскад имеет высокое выходное сопротивление (более сотни килоом) и низкое входное сопротивление (при малом R) как у схемы ОЭ. Он инвертирует фазу усиливаемого сигнала и имеет большой коэффициент усиления по напряжению (несколько тысяч) из-за большого сопротивления ГСТ (динамической нагрузки) по переменному току.

Каскады с динамическими нагрузками получили широкое распространение в ИМС, где транзисторы обходятся дешевле резисторов.