Дифференциальный каскад. Дифференциальный усилитель с каскодной схемой. Предлагаемая схема предоконечного каскада, страница 4

РИС.8.

Усиление, даваемое одним каскадом, например на схеме рис.5., обычно является недостаточным при усилении слабых сигналов. Поэтому для получения необходимого коэффициента усиления приходится соединять несколько каскадов ДУ. Поскольку такие каскады оказываются связанными по постоянному напряжению, возникает проблема несоответствия потенциала покоя входов и выходов соединяемых каскадов. Это приводит к последовательному  возрастанию потенциалов покоя каждого последующего каскада, что существенно ограничивает возможное число соединяемых каскадов.

Этот недостаток может быть устранен, если в выходном каскаде (транзисторы VT2 и               VT4) каскодной схемы ДУ (рис.7.) применить p-n-p транзисторы. Схема такого каскада приведена на рис.8. Эта схема очень удобна для построения промежуточных каскадов, т.к. входной и выходной потенциалы можно выбрать равными нулю. Как было показано, граничная частота этой схемы f_В определяется граничной частотой крутизны f_S входных транзисторов каскодной схемы (VT1 и VT2), тогда каквыходной каскад (VT3 и VT4) имеет существенно большую граничную частоту f_α=f_T. Следовательно, во втором каскаде рассматриваемой схемы (рис. 8) можно использовать p-n-p транзисторы, как правило, с меньшей граничной частотой по сравнению с граничной частотой n-p-n транзисторов.

Для расширения полосы частот в схеме может использоваться простая ВЧ коррекция.

2.6. Предлагаемая схема предоконечного каскада.

В качестве предоконечного каскада выбираем несимметричный дифференциальный каскад с комплементарной каскодной схемой. Схема представлена на рис.9.

UБ

Транзисторы VT1, VT2 и резистор R₁ образуют несимметричный дифференциальный каскад. Транзистор VT3 образует комплементарную каскодную схему. Одновременно с        каскодной схемой VT3 играет роль согласующего по постоянному току элемента. При расчете по постоянному току необходимо учитывать, что потенциал базы U_Б выходного каскада (VT3) определяет потенциал коллектора транзистора VT2 в соответствии с соотношением U_K = U_Б + 0,6 В. При этом через резистор R₁ протекает ток:                              

I₂ = I_K2 + I_K3 = (E⁺ - U_K) / R₁ = (E⁺ - U_Б - 0,6 В) / R₁

При увеличении коллекторного тока I_K2 коллекторный ток I_K3 уменьшается. Таким образом, справедливо следующее соотношение для коллекторных токов: I_K2 = -I_K3. Резистор R₂ рассчитывают так, чтобы при заданном коллекторном токе I_К2=I_K3потенциал покоя на выходе был равен нулю: R₂ = E^– / I_К3. При этом резистор  R₂ будет иметь значительно большее значение, чем это допустимо с точки зрения ширины полосы. Поэтому предполагается, что сопротивление R_N можно выбирать свободно исходя из расчета необходимой граничной частоты каскада. При этом в схеме происходит следующее: ток от источника питания E⁺, пройдя через резистор R₁, делится на два. Одна часть идет на VT2 другая на VT3. Ток протекающий через VT3 (если был бы n-p-n транзистор ток через него не потек бы), при правильно подобранном сопротивлении R₂, стекает в источник питания E^– . В результате на выходе каскада постоянное напряжение можно принять равным нулю.

Напряжение U_Б задает стабилитрон VD. Режим стабилитрона задает резистор R₃. С помощью дросселя L осуществляем простую ВЧ коррекцию.

3. Входной каскад.

Входной каскад такой же как и предоконечный. Он рассчитывается на выходное сопротивление источника сигнала. Перед входным каскадом необходимо поставить резистор R₁, чтобы заряды с базы VT1 стекали на землю. Тогда на базе VT1 будет нулевой потенциал. Необходимо также поставить разделительный конденсатор С_Р. Во входном каскаде можно осуществить регулировку усиления переменным резистором R_E (рис.10.).

4. Генератор стабильного тока.