(иначе запрется транзистор Т) [при этом считается, что коэффициент передачи повторителя близок к /2, см. (10-12а)]. Таким образом получаем ограничение на входной сигнал: 1 I < 2UgQo. Практически, с учетом нелинейных искажений, г.макс ~ (0,1- 0,2) В для германиевых и (0,4-0,5) В для кремниевых транзисторов.

По тем же причинам потенциалы баз в режиме покоя необходимо выравнивать, в противном случае один из транзисторов окажется запертым. Отмеченные затруднения заставляют иногда использовать в цепи эмиттеров дополнительные сопротивления - связки (см. рис. 14-2).

10-4. КАСКОД

Каскодом называют последовательное соединение каскадов ОЭ и ОБ (рис. 10-7). Коллекторной нагрузкой транзистора Ту, включенного по схеме ОЭ, является эмиттерная цепь транзистора Т, включенного по схеме ОБ.

В отличие от простейшего варианта схемы ОБ (рис. 10-1) база транзистора Гя не заземлена, а находится под по; стоянным потенциалом \ \ < \ Е \. Это не меняет свойств каскада ОБ, так как потенциал базы можно условно считать нулевым. Практически потенциал -Eq получают либо от особого источника смещения (если он имеется), либо от делителя напряжения, подключенного между ШИПКОЙ -Е и землей. В последнем случае одно из плеч делителя должно быть обязательно за-шунтировано достаточно большой емкостью, чтобы база транзистора могла считаться заземленной по переменному току на любой частоте сигнала (или при любых рабочих длительностях импульсов).

Поскольку входное сопротивление каскада ОБ ничтожно мало tcM. (10-4)1, можно считать, что каскад ОЭ работает в режиме короткого замыкания на выходе. Тогда его усилительная способность характеризуется крутизной (8-17а). При этом коэффициент Рое следует заменить на Р, так как не нужно вносить поправку на нагрузку. Считая, кроме того, ag = 1, приходим к выводу, что результирующая крутизна каскода такая же, как у каскада ОЭ.

Умножая крутизну (8-17а) на суммарную нагрузку 11 R, получаем коэффициент усиления напряжения (см. табл. 8-2):

Pi Мн- (10-14)

Рис.

10-7. Принципиальная схема каскода.

l-fPiY6ir-f6i+-M

Выражение (10-14) полностью совпадает с выражением (7-16), которое было выведено без учета сопротивления г. Значит, можно сказать, что каскод обеспечивает такое же усиление, как идеализированный каскад ОЭ, в котором транзистор имеет бесконечно большое коллекторное сопротивление . Иначе говоря, коэффициент усиления у каскода при прочих равных условиях несколько выше, чем у реального каскада ОЭ, поскольку р > рое-Однако это преимущество каскода не очень существенно по сравнению с другими (см. ниже).

Главная особенность каскода состоит в том, что его выход благодаря наличию каскада ОБ изолирован (или, как говорят, развязан ) от коллектора усилительного транзистора Т. В результате тракт прямой передачи сигнала от входа к выходу становится однонаправленным или во всяком случае более однонаправленным, чем в обычном каскаде ОЭ.

В частности, развязка коллектора от суммарной нагрузки исключает влияние последней на коэффициент pi, о чем говорилось выше.

Другим, не менее важным следствием развязки является существенное уменьшение входной емкости, а значит, увеличение входного сопротивления на высоких частотах. Действительно, поскольку при каскодном включении можно, как мы убедились, считать 7*1 = 1, то из формулы (7-36) следует, что в эквивалентной постоянной времени каскада ОЭ исчезает составляющая Тк, связанная с коллекторным импеданцем. Соответственно входная емкость, определяемая постоянной времени Тое (рис. 7-11), уменьшится.

Наконец, повышенная однонаправленность в каскоде означает резкое ослабление обратной связи с выхода на вход. Это способствует устойчивой работе схемы, особенно в резонансных (контурных) усилителях, в которых при использовании схемы ОЭ нередко возникает паразитная генерация (самовозбуждение).

Как известно, в ламповой технике аналогичные преимущества обеспечивают лампы с экранирующими сетками по сравнению с триодами. Поэтому каскод как целое можно считать транзисторным аналогом тетродов и пентодов.

Расчет каскода по постоянному току осуществляется раздельно для каскада ОЭ (при напряжении питания - Е) и для каскада ОБ (при напряжении коллекторного питания - Eg + Eq и эмиттерном токе 1 = Ij). Если потенциал -Е задается делителем напряжения с сопротивлениями плеч и R, то в форму лах (6-4) и последующих следует полагать:

б=£к i3%J /?б = /?з?4.

При выводе (10-14) мы пренебрегли коэффициентом 7к (см. с. 397), поскольку этот коэффициент заметно отличается от единицы только при сопротивлениях RkWRj, порядка 100 кОм и более, которые в обычных схемах неприемлемы.

Что касается эмиттерной цепи, то ее параметрами будут:

Ед = I к1 (/?вых)оз1 Ra - (еЫх)оЭ1

где (/?Еьш)оэ рассчитывается по формуле (7-23).

Расчет каскода на средних и низших частотах неспецифичен и тоже выполняется раздельно для каскадов ОЭ и ОБ. Единственной особенностью является расчет блокирующей емкости в цепи делителя (см. с. 401). Емкость Сл рассчитывается, исходя из желательного значения низкочастотной постоянной времени Тц (см. § 7-3), которая в данном случае имеет вид :

т я СбЛз11/?4). (10-15)

В области высших частот для анализа можно использовать формулу (7-60), заменив параметры 2-го каскада на параметры схемы ОБ, как это было сделано в § 10-2. Кроме того, оператор s нужно заменить на /ю. Анализ показывает, что частотные характеристики каскода в целом определяются каскадом ОЭ, как более инерционным. Следовательно, эти характеристики можно рассчитывать по формулам § 7-4, имея в виду отмеченную выше особенность (Тк = 1). связанную с режимом короткого замыкания в коллекторной цепи транзистора Г.

Более подробный анализ каскодов можно найти в работе [132], где, однако, используется система у-параметров.

Глава одиннадцатая

УСИЛИТЕЛИ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВЯЗЬЮ 11-1. ВВЕДЕНИЕ

На рис. 11-1 показаны две основные схемы каскадов с трансформаторным входом и выходом. Чаще применяется схема на рис. 11-1, а, которую называют схемой с последовательным включением выходного трансформатора Тр. Схема с п а р а л-л е л ь н ы м включением выходного трансформатора (рис. 11-1, б) нуждается в переходном конденсаторе . В основе последней схемы лежит обычный каскад ОЭ, к которому просто добавлен трансформатор. Каскад с последовательным включением трансформатора более существенно отличается от каскада с емкостными связями:

1) коллектор транзистора непосредственно присоединен к шине £д по постоянному току (так как активное сопротивление первичной обмотки Гр2 мало);

Строго говоря, нужно было бы учесть еще и входное сопротивление транзистора Tj, со стороны базы; однако расчет по формуле (8-19) показывает, что оно обычно пренебрежимо велико.

2 Схема включения выходного трансформатора, показанная на рис. 11-1, б, называется еще схемой параллельного питания.