Дифференциальный каскад. Дифференциальный усилитель с каскодной схемой. Предлагаемая схема предоконечного каскада, страница 3

                    РИС.5.                транзистора  VT2.  Эта  частота  выше граничной частоты каскада с ОК на VT1, поэтому граничную частоту каскада с OK f_S в расчетах можно считать граничной частотой всей схемы. Но изменится и коэффициент усиления. Выходное сопротивление каскада с ОК (VT1) при низкоомном управлении равно 1/S, и входное сопротивление схемы с OБ (VT2) составит 1/S. Поскольку ток покоя обоих транзисторов одинаков, их крутизна также будет одинакова и равна S. Отсюда следует, что эти сопротивления равны. Падение напряжения на эмиттере транзистора VT2 с учетом последнего соотношения сопротивлений составляет половину входного переменного напряжения. Следовательно, коэффициент усиления по напряжению

К=1/2SR_N.

Хотя коэффициент усиления каскада с эмиттерной связью равен половине коэффициента усиления каскада с ОЭ, ширина полосы пропускания по уровню 3 дБ значительно превышает удвоенною полосу каскада с ОЭ. Усилительный каскад с эмиттерной связью обладает очень высокой стабильностью смешения благодаря обратной связи, которая обеспечивается источником тока I₀. Поэтому этот каскад очень хорошо подходит для использования в схемах с непосредственной связью и его можно применять в качестве строительного блока при проектировании многокаскадных широкополосных усилителей и ограничительных устройств.

2.4. Дифференциальный усилитель с каскодной схемой.

Низкая граничная частота дифференциального каскада обусловлена большой входной емкостью:

С_ВХ = С_Д+С_КК

где С_Д – диффузионная емкость,

С_КК – емкость обратной связи (емкость Миллера)

Понизив эту емкость можно повысить граничную частоту. Это можно сделать с помощью применения каскодной схемы.

В схеме рис.6., известной как каскодное включение    (ОЭ-ОБ), входной транзистор  VT1 включен по схеме с общим эмиттером, а выходной транзистор VT2 - по схеме с общей базой с токовым управлением. Поскольку транзистор VT2 обладает малым выходным сопротивлением, равным                                  РИС.6.    1/S, коэффициент усиления входного каскада (VT1) по напряжению К₁=SR_ВХ=S(1/S)=1. Благодаря этому эффект Миллера (С_КК) отсутствует. Поскольку коллекторные токи транзисторов равны, общий коэффициент усиления схемы составляет

К=К₁К₂=S(1/S)SR_N=SR_N, как и для обычной схемы с ОЭ. Транзистор VT2 не влияет на граничную частоту крутизны схемы, поскольку ему вследствие токового управления в схеме с ОБ присуща высокая граничная частота f_α.

На рис.7. приведена схема широкополосного ДУ с каскодной схемой.

Потенциал базы U_Б транзисторов VT2 и VТ4 определяет потенциал коллекторов транзисторов VT1 и VT3, причем

U_K=U_Б-U_БЭ

Его величину выбирают такой, чтобы напряжение коллектор-эмиттер U_K превышало несколько вольт, и зависящая от напряжения емкость коллектора  С_К транзисторов  VT1 и  VT3 была минимальной.

Дифференциальный коэффициент усиления каскада равен

K_Д=SR_N.

Использование простой ВЧ коррекции позволяет расширить полосу пропускания выходной цепи и снизить токовую нагрузку в оконечных каскадах.

Выходные транзисторы VТ2 и VТ4 должны  иметь большое          

РИС.7                   значение допустимого напряжения коллектор-база U_КБ. Они имеют, как правило, граничную частоту не более f_T<<100 МГц, что не позволяет реализовать широкополосные выходные каскады по простой схеме ДУ. В каскодной схеме транзисторы VT2 и  VT4 не влияют на граничную частоту крутизны, т.к. работают в схеме с общей базой в режиме усиления тока, которому присуща высокая граничная частота f_α=f_T>>f_S.

2.5. Дифференциальный усилитель с комплементарной каскодной схемой.