10-2. ПЕРЕДАЧА ФРОНТА ИМПУЛЬСА

Рассмотрим качественно переходный процесс в схеме на рис. 10-3, пренебрегая сначала емкостью Q. Предположим, что на входе задана ступенька тока / д. Генератор а/э в первый момент бездействует (инжектированные носители не дошли до коллектора), и выходные ток и напряжение равны нулю; входное сопротивление в этот момент равно Гд -f rg- В дальнейшем по мере роста а if) входное сопротивление уменьшается, а выходные ток и напряжение возрастают до своих установившихся значений, соответствующих средним частотам. Скорость 8ТИХ изменений определяется постоянной времени т, с которой увеличивается ток a/j.

Еспи сопротивление источника сигнала имеет конечную величину i?r. часть тока a/g будет ответвляться в это сопротивление. В данном случае входной ток нарастает вместе с выходным (обратная связь положительна) и, следовательно,

переходные процессы затягиваются. В предельном случае, при i?r - О (генератор э. д. с. на входе), длительность и характер переходных процессов не долж-

-II- л llj V ны отличаться от длительности и харак-

в\\ И тера их в каскаде ОЭ, так как входные

цепи обеих схем при этом делаются

идентичными.

Таким образом, с точки зрения переходных и частотных свойств вариант Рис. 10-3. Эквивалентная схема О, наилучший для каскада ОЭ, будет

каскада ОБ в области малых вре- наихудшим для каскада ОБ (рис. 10-4).

sh. Влияние емкости Ск проявляется в

следующем. Во-первых, в момент подачи сигнала часть его через емкость Ск поступает непосредственно на выход. Во-вторых, последующий переходный процесс определяется не только постоянной времени т , ио и постоянной времени емкости. Поэтому переходные и частотные свойства ухудшаются.

Для количественного анализа воспользуемся снова структурной аналогией между эквивалентными схемами каскадов ОБ и ОЭ и заменим в формуле (7-39) величины р, и др. на -а, ГбИ т. д., а также тр на Та и С1 на (последняя замена не совсем правомерна, так как Ск - операторная, а С-действительная величина). Тогда приближенные изображения параметров /< и Ki получаются в следующей общей форме:

Л(8) =--, (10-7)

где Ло -- значение параметров на средних частотах; Хаое = Та + Тк -г-эквивалентная постоянная времени;

Та = ТаТк Та; Тк = Тк (1 - 7к) Q (R \\ Rrd-

Время нарастания согласно общему определению [62] равно:

Из формулы (10-7) получаются упрощенные частотные характеристики параметров:

Л = -, (10-9)

i+i -

где верхняя граничная частота

1-аУэ г 4-т

(10-10)

Сравнение полученных выражений с соответствующими выражениями для каскада ОЭ подтверждает преимущества каскада ОБ в отношении переходных и частотных свойств. Например, при fa = 50 МГц; = 25 Ом; = ЮО Ол; Ск = 2 пФ; Rk II = 2 кОм; Rr = 100 Ом в каскаде ОБ получаем < 35 не; f = 10 МГц, тогда как для схемы ОЭ при Р = 50 будем иметь L <к 120 не; fl 2,8 МГц.

Рис. 10-4. Сравнительные переходные карактеригтики каскадов ОБ и ОЭ при Rr а к Rr фО.

О 0,5 1,0 1,5 2,0 МНС

Рис. 10-5. Переходные характеристики входного тока и входного сопротивления в каскаде ОБ.

Упрощенное изображение входного сопротивления получается из формулы (10-4) при подстановке а (s). После некоторых преобра-вований оно может быть представлено в следующей форме:

l + s

1 - Тэо

(10-11)

Нетрудно убедиться, что при t = О {т. е. при s = оо) начальное значение входного сопротивления больше, чем Rj. Соответственно входной ток (при ступенчатом сигнале £г) после начального скачка плавно нарастает до установившегося значения. На рис. 10-5 показаны функции z (t) и 1 (О н относительном масштабе. Из сказанного следует, что входное сопротивление каскада ОБ имеет индуктивный характер в отличие от каскадов ОЭ и ОК (т. е. каскадов с базовым входом), у которых оно носит емкостный характер. Естественно, что при синусоидальном сигнале входное сопротивление каскада ОБ увеличивается с ростом частоты.

10-3. КАСКАД С ЭМИТТЕРНОЙ СВЯЗЬЮ

Органическим сочетанием каскадов ОК и ОБ является каскад с эмиттерной связью (рис. 10-6), предназначенный для синфазного усиления (оба каскада ОК и ОБ не изменяют полярности сигнала).

Анализ каскада проведем только в области средних частот. Для этого воспользуемся формулами, выведенными в § 9-2 и 10-1, считая параметры обоих транзисторов одинаковыми. Кроме того, примем для обоих транзисторов = оо (что упрощает анализ) и положим /?э = оо. Последнее предположение основано на том, что эмиттерные- токи Ii и 1 под действием сигнала меняются в противоположных направлениях, а ток через сопротивление остается при этом практически неизменным .

Нагрузкой повторителя (транзистор Т) является входное сопротивление каскада ОБ (транзистор Т). Поэтому, перейдя в формуле (10-1) от а к р и добавив к Гб сопротивление /?б2 = Ri II Ri, пачучим:

Яб2+Гб

Теперь из формулы (9-8а), полагая Rh = R Rr < R II R и опуская Rg и Гк, находим коэффициент передачи повторителя:

Рис. 10-6. Каскад с эмнттериой связью.

?r + /?62+2(r6--(l-fP) г,]-

(10-12а)

Коэффициент усиления каскада ОБ найдем из формулы (10-2), полагая в ней R. = О (поскольку в данном случае коэффициент усиления определяется по отношению к напряжению непосредственно на эмиттере) и подставляя в нее полученное выше значение

э + (1-а)(/?б2-Ь-б) R(,2 + r(. + (Л-Ь)ь

(10-126)

Перемножив коэффициенты Ки и Ки, найдем коэффициент усиления каскада в целом:

Ки =

UuuK PJMi!>

£r Rr+R62+2lr6 + (i+)r,]-

(10-13)

Рассмотренная схема обладает сравнительно узким динамическим диапазоном входных сигналов. В самом деле, пусть, например, потенциал (Убг фиксирован и пусть Uqo - напряжение на эмиттерных переходах в отсутствие сигналов. Тогда потенциал (Уб1 НС может увеличиваться (по модулю) больше чем на 2(/эбо (иначе запрется транзистор Tg) и уменьшаться больше чем на 2L6o

* Подробнее о роли сопротивления Rg см. в гл. 14.