Каскады с динамической нагрузкой

Известно, что коэффициент усиления напряжения каскада на биполярном тран­зисторе пропорционален сопротивлению нагрузки R_н:

Однако увеличение R_H изменяет режим работы транзистора по постоянному току, поэтому возможности увеличения сопротивления весьма ограничены. Обычно величину R_H выбирают так, чтобы постоянное напряжение U_кэ0 было равно поло­вине напряжения источника питания Е_и.п. При этом выполняется условие

Здесь — постоянная составляющая тока коллектора. Учитывая, что по­стоянная составляющая тока эмиттера определяется соотношением , где r_э — сопротивление эмиттерного перехода, получаем:

Принимая во внимание, что , получаем:

При E_и.п = 10 В и u_т = 0,026 В получаем K_u = 200.

Повысить коэффициент усиления каскада можно, включив в цепь коллектора эле­мент, который обладал бы малым сопротивлением постоянному току и большим переменному току. Таким свойством обладает транзистор, сопротивление кото­рого постоянному току в активном режиме работы равно , а сопро­тивление переменному току - . Схема усилительного каскада, в ко­тором в цепь коллектора включен нагрузочный транзистор типа р-n-p, показана на рис. 7.1, а. Режим работы основного транзистора по постоянному току опреде­ляется путем построения на поле выходных характеристик активного транзисто­ра выходной характеристики нагрузочного транзистора (рис. 7.1, 6), пересече­ние которой с выходной характеристикой, соответствующей току , определяет значения постоянного тока и постоянного напряжения

Коэффициент усиления в этом случае равен

В целом, применение динамической нагрузки позволяет увеличить коэффициент усиления напряжения примерно на порядок.

Составные транзисторы

Составным транзистором называют комбинацию из двух транзисторов, которую можно рассматривать как единый элемент. Наибольшее распространение среди составных транзисторов получила схема Дарлингтона (рис. 7,2, а).

Главной особенностью схемы является большая величина коэффициента усиле­ния тока базы. Из рис. 7.2, а следует, что при пренебрежении тепловыми токами ток коллектора , где и .

Учтем, что , тогда то есть коэффициент усиления тока базы составного транзистора равен произведению коэффициентов усиления каждого из транзисторов.

В рассматриваемой схеме транзисторы работают с разными токами базы , поэтому . Транзистор VT₁, работает в микрорежиме, поэтому значение невелико. На практике для увеличения тока i_б1 и уменьшения тока i_б2 между базой и эмиттером транзистора VT₂ включают токоотводящий резистор, сопротивле­ние которого R_б меньше входного сопротивления R_нхтранзистора VT₂, в резуль­тате чего возрастает . В этом случае результирующий коэффициент усиления тока базы оказывается больше, чем при отсутствии резистора R_б.

У составного транзистора входное сопротивление становится равным

Помимо рассмотренной схемы находят применение составные транзисторы, со­держащие транзисторы типа п-р~п и р-п-р (рис. 7.2, б).

В этой схеме , тo есть результирующий коэффициент усиления тока базы также равен произведению коэффициентов усиления отдельных транзисторов. При этом следует иметь в виду, что мень­ше , так как VT₁, является транзистором типа р-п-р.