Под
каскодом понимается схема, в которой два транзистора соединены последовательно,
так что через них в статическом режиме протекает один и тот же ток (рис. 7.10)
(на практике находят применение и другие каскодные схемы, в частности, с параллельным
питанием и последовательным соединением по переменному току, а также рассматриваемые
ниже гибридные каскодные схемы). Транзистор VT1 ключен по схеме с ОЭ, а VT2
— по схеме с ОБ. Режим по постоянному току задается с помощью резисторов R1,
R2, R3. Режим ОБ транзистора VT2 по переменной составляющей обеспечивается
блокировочным конденсатором СЬ, подключенным к его базе. На рис. 7.10 показаны
также необходимые для исследования контрольно-измерительные приборы.
Каскодная
схема имеет коэффициент усиления тока а=а'a", где a', a" — коэффициенты
усиления тока первого и второго транзисторов. Коэффициент усиления напряжения
каскода определяется приближенной формулой
(7.15)
Как
следует из (7.15), коэффициент усиления каскода по напряжению такой же, как
и в простейшем каскаде ОЭ (это вытекает из того, что первый транзистор имеет
К„=1). В данном случае он равен 5, что подтверждается и результатами осцил-лографических
измерений, приведенных на рис. 7.11.
Не
давая выигрыша по коэффициенту усиления напряжения и тока (а также по входному
и выходному сопротивлениям), каскодная схема имеет важное преимущество, которое
заключается в уменьшении паразитной связи между выходом Uo и входом Ui. В простом каскаде по схеме с ОЭ выход и вход
связаны через емкость коллекторного перехода, что в ряде случаев осложняет
работу усилителей. В частности, она приводит к увеличению входной емкости
каскада, превращая каскад с ОЭ в своеобразный интегрирующий усилитель (в усилительной
технике это называется эффектом Миллера), когда с ростом коэффициента усиления
растет и входная емкость. При наличии индуктивной составляющей сопротивления
нагрузки и при определенной реактивности выходного сопротивления предыдущего
каскада такая связь часто приводит к самовозбуждению усилителя.
Рис.
7.10. Каскодная схема
Причина,
по которой выход и вход в каскоде связаны в меньшей степени, заключается в
том, что база VT2 находится под неизменным напряжением и его величину можно
считать как бы напряжением питания для транзистора VT1, а его нагрузкой —
весьма малое сопротивление эмиттерного перехода VT2 [12]. Это означает, что
транзистор VT1 работает практически в режиме короткого замыкания коллекторной
цепи. Соответственно его коэффициент усиления близок к единице, эффект Миллера
отсутствует, и входная емкость равна емкости коллектора. Благодаря такой особенности
каскод находит широкое применение в резонансных усилителях, в частности, в
высокочастотных каскадах радиоприемных устройств.
Контрольные
вопросы и задания
1.
Какими достоинствами обладает каскодная схема?
2. В схеме рис. 7.10 при
Rk=7,5 кОм установите статический режим в соответствии с показаниями приборов
на рис. 7.10. В процессе моделирования измерьте коэффициент усиления напряжения
и сравните полученные данные с результатами расчетов по формуле (7.15). Определите
максимальный входной сигнал, при котором
он передается на выход каскада без искажений. Изменяя параметры одного из
транзисторов, исследуйте влияние асимметрии транзисторов по a, R,\ R¦,' на
статический режим и коэффициент усиления напряжения.
3.
Подготовьте схемы для моделирования гибридных каскодных схем на полевых и
биполярных транзисторах [52] (рис. 7.12), подключив к ним источник питания,
недостающие компоненты (см. рис. 7.4, 7.10) и необходимые контрольно-измерительные
приборы. В процессе моделирования установите необходимый статический режим
(из условия неискаженной передачи сигнала), определите коэффициент усиления
напряжения и сравните его с данными расчетов по формулам: для каскодной схемы
(7.15)
