Электроника в вопросах и ответах

Для ламповых усилителей с заземленным катодом входное сопротивление определяется максимально допустимым сопротивлением утечки сетки (составляющего максимально несколько мегом). Входная емкость зависит от емкости между сеткой и катодом С_{с. к}, а также емкости, вносимой за счет эффекта Миллера и равной С_{а. с}(1 + К_u). На практике минимальная входная емкость составляет от единиц до 10–20 пФ. В большинстве случаев такое значение входного сопротивления вполне достаточно. В отдельных случаях, когда требуется значительно большее входное сопротивление, на входе усилителя можно использовать каскад с заземленным анодом или катодный повторитель (рис. 7.28, а). Характерными чертами-такой схемы являются: усиление по напряжению меньше единицы, малое выходное сопротивление, а также очень большое входное сопротивление и малая входная емкость. На практике получают входное со противление около десятков мегом, а емкость — нескольких пикофарад.

В транзисторных схемах, кроме схем на полевых транзисторах, характеризующихся высоким входным сопротивлением, получить большое входное сопротивление значительно труднее. Входное сопротивление усилителя, работающего по схеме с ОЭ, не превышает нескольких десятков килоом. Поэтому для получения больших входных сопротивлении приходится использовать специальные схемы. Одной из них является аналог лампового катодного повторителя — эмиттерный повторитель (рис. 7.28, б).

Рис. 7.28.Катодный (а) и эмиттерный (б) повторители

Входное сопротивление эмиттерного повторителя выражается формулой Z_вх ~= h_21эR_э, из которой следует, что оно равно сопротивлению в цепи эмиттера, умноженному на коэффициент передачи по току транзистора. Это не означает, что входное сопротивление может достигать произвольно большого значения за счет увеличения значения R_э. Максимальное входное сопротивление не может превышать сопротивления база — коллектор, равного 1/

h_22б. Кроме того, делитель в цепи смещения базы, вносящий на вход сопротивление R_б = R₁R₂(R₁+ R₂), также уменьшает эффективное входное сопротивление повторителя.

Одним из эффективных методов увеличения входного сопротивления эмиттерного повторителя является увеличение коэффициента передачи транзистора по току h_21э. В транзисторных схемах благодаря токовому характеру возбуждения (управления) транзистора это оказывается возможным в схеме «супер-альфа», называемой также схемой Дарлингтона. В этой схеме (рис. 7.29) ток эмиттера первого транзистора управляет базой второго транзистора, в связи с чем результирующий коэффициент передачи тока h_21э равен произведению h'_21эh''_21э отдельных-транзисторов: h_21э = h'_21эh''_21э. Для большего числа транзисторов, работающих в схеме Дарлингтона, h_21э = h'_21э

h''_21эh'''_21э… На рис. 7.29 представлен эмиттерный повторитель, собранный по подобной схеме.

Рис. 7.29.Эквивалентная схема (а) и эмиттерный повторитель (б) схемы «суперальфа»

В соответствии с предыдущими рассуждениями его входное сопротивление выражается следующей формулой:

Z_вх = h'_21эh''_21эh_21к

Что такое дифференциальный усилитель?

Дифференциальный усилитель — это усилитель на двух транзисторах с эмиттерной связью, позволяющей использовать в любых комбинациях несимметричные или симметричные вход и выход.

Принципиальная схема дифференциального усилителя, в котором выходное напряжение равно разности двух входных сигналов, показано на рис. 7.30.

Рис. 7.30.Дифференциальный усилитель с двумя входами и симметричным выходом:

_{а — принципиальная схема; б — схема с дополнительными эмиттерными резисторами Rэ.}

На базы обоих транзисторов несимметрично подаются два напряжения u₁₁ и u₁₂. Выходное напряжение u₂представляет собой разность потенциалов, действующих на коллекторах транзисторов. Это напряжение симметрично. Дифференциальный усилитель используется для усиления только разности входных напряжений, а не самих входных напряжений.

Коэффициент усиления схемы, определяемый как отношение напряжения u₂

к разности u₁₂ — u₁₁, выражается, при допущении идентичности транзисторов, следующей формулой:

К_u~= — R_н/h_11б

Путем использования дополнительных эмиттерных резисторов R_э можно уменьшить чувствительность усиления к разбросу значений h_11б. В этом случае

К_u~= — R_н/h_11б + R_н ~= — R_р/R_э