Сравнительная оценка свойств базовых усилительных каскадов

Приведенные в табл. 2 данные с учетом соотношений (7) позволяют сделать ряд важных выводов по оценке свойств базовых усилительных каскадов.

Усилительные свойства. Наилучшими усилительными свойствами обладает схема усилителя с ОЭ, которая способна усиливать как напряжение, так и ток. Как видно из табл. 2, при максимальном коэффициенте К (коэффициент К| = 0, а при максимальном коэффициенте К| коэффициент К_и = 0. Одновременное усиление напряжения (|Ки| > 1) и тока (|К]| > 1) достигается соответствующим выбором проводимости нагрузки.

Каскад с ОК нс усиливает напряжение и имеет несколько больший коэффициент усиления тока, чем каскад с ОЭ. Каскад с ОБ не усиливает ток и имеет несколько больший коэффициент усиления напряжения, чем каскад с ОЭ.

Знак минус в выражениях свидетельствует о том, что каскад с ОЭ является инвертором напряжения, а каскады с ОК и ОБ — инверторами тока, т. е. соответственно изменяют фазу выходного напряжения и тока на 180°.

Входная и выходная проводимости. Для принятых условий (У 12 — 0) входная проводимость каскада с ОЭ не зависит от проводимости нагрузки У", а его выходная проводимость — от выходной проводимости источника сигналов У"_ст. Входная проводимость усилительного каскада с ОК меньше, а каскада с ОБ больше по сравнению с входной проводимостью каскада с ОЭ. Выходная проводимость усилительного каскада с ОК больше, а каскада с ОБ меньше по сравнению с выходной проводимостью каскада с ОЭ.

Для наглядности сравнения базовых усилителей в табл. 3 приведены параметры усилительных каскадов в предположении, что:

=> реактивные составляющие У-параметров для схемы с ОЭ равны нулю (jB = 0), а для активных составляющих выполняются соотношения.

=> для проводимости нагрузки и источника сигналов справедливы соотношения Таблица 3.

Как видно из табл. 3, с точки зрения усилительных свойств наилучшей является схема усилителя с ОЭ, которая имеет наибольший коэффи;

циент усиления мощности, так как усиливает и напряжение, и ток. Каскад с ОК не усиливает напряжение (поэтому называется эмитгерным повторителем) и имеет такой же коэффициент усиления тока, как и каскад с ОЭ. Каскад с ОБ не усиливает ток и имеет такой же коэффициент усиления напряжения, как и каскад с ОЭ.

Входная проводимость усилителя с ОК в Ку_%оэ I ⁼ G_2]/G_lf раз меньше, а входная проводимость усилителя с ОБ в K_Jf03 = G₂/G раз больше по сравнению с входной проводимостью каскада с ОЭ, что, как будет показано ниже, обусловлено наличием отрицательной обратной связи, но напряжению в каскаде с ОК и, но току в каскаде с ОБ.

Усилительные каскады с ОЭ и ОБ имеют практически одинаковые выходные проводимости или сопротивления (значение сопротивлений может составлять сотни килоом). Выходная проводимость каскада с ОК определяется крутизной (S= G₂) проходной характеристики транзистора, значение которой составляет десятки мА/В. Следовательно, усилительные каскады с ОЭ и ОБ можно считать источниками тока, обладающими высоким выходным сопротивлением, а каскад с ОК — источником напряжения, имеющим малое выходное сопротивление.

Области применения базовых усилителей. Усилительный каскад с ОЭ как усилитель с наибольшим усилением мощности находит наиболее широкое применение. Помимо самостоятельного применения каскад с ОЭ служит основой для построения дифференциальных усилителей, получивших широкое распространение в интегральных схемах.

Одна из основных областей применения каскада с ОК — выходные ступени низкочастотных усилителей радиоприемных устройств и бытовой аппаратуры, нагрузкой которых является низкоомный динамик. Кроме этого, каскады с ОК часто включают в качестве высокоомной нагрузки усилительных каскадов с ОЭ для повышения коэффициента усиления по напряжению. Имея большое входное и малое выходное сопротивления, каскад с ОК часто используются для согласования сопротивлений.

Основная область применения усилительного каскада с ОБ — входные усилители радиоприемных устройств, что обусловлено низкоомным входным сопротивлением каскада. Благодаря этому свойству устойчивый коэффициент усиления каскада в диапазоне высоких частот может превосходить устойчивый коэффициент усиления каскада с ОЭ.