II.4 Схемы межкаскадной связи

Для передачи сигнала от одного каскада многокаскадного усилителя, от источника сигнала на вход другого каскада, от источника сигнала на вход первого УЭ и от выходной цепи последнего УЭ в нагрузку применяют различные схемы, называемые схемами межкаскадной связи. Эти схемы одновременно служат и для подачи питающих напряжений на электроды УЭ, а также для придания усилителю определённых свойств. Существует четыре вида схем межкаскадной связи:

1. Гальваническая;

2. Резисторная;

3. Трансформаторная;

4. Дроссельная.

Используются также комбинации и видоизменения этих схем. Название усилительного каскада определяется применённой в нём схемой межкаскадной связи (например, резисторный каскад, трансформаторный каскад и т.д.).

1. Каскады с гальванической связью.

В этих каскадах связь между каскадами осуществляется посредством элементов, обладающих проводимостью сколь угодно медленных изменений тока (проводников, резисторов, стабилитронов, гальванических элементов и пр.). Каскады с гальванической связью разделяются на каскады с прямой (непосредственной) связью и каскады с потенциометрической связью. В каскадах с непосредственной связью выходной электрод предыдущего каскада соединяется входным электродом последующего непосредственно, а питание и смещение на них поступают через резистор R (рис.2.11а).

а)

б)

Рис.2.11. Каскады с гальванической связью:

а – с прямой связью; б – с потенциометрической связью.

В каскадах с потенциометрической связью сигнал на следующий каскад передаётся через делитель напряжения (потенциометр), состоящий из резисторов R₁ и R₂, а питание выходной цепи и смещение во входную цепь подаются через резисторы R₄ и R₃ соответственно (рис.2.11б). Достоинством каскадов с гальванической связью является их способность усиливать сигналы сколь угодно низкой частоты наряду с усилением средних и высоких частот. Недостатком этих каскадов является дрейф нуля и сложность обеспечения нормального режима работы УЭ в многокаскадном усилителе с одним источником питания. Недостатком каскадов с потенциометрической связью является несколько пониженное усиление и необходимость наличия дополнительного источника питания.

Гальваническую связь используют в усилителях постоянного тока (УПТ) прямого усиления для межкаскадной связи

2. Резисторные каскады.

Рис.2.12. Резисторный каскад с эмиттерной стабилизацией.

В резисторных каскадах (рис.2.12) используется резисторная (точнее резисторно-конденсаторная) схема межкаскадной связи. Здесь через резистор R_К на коллектор транзистора подаётся питающее напряжение, и на этом же резисторе выделяется напряжение усиленного каскадом сигнала. Разделительный конденсатор С₃ преграждает путь постоянной составляющей напряжения из выходной цепи на вход следующего каскада.

Резисторные каскады не обладают дрейфом нуля, передаваемым на следующий каскад, и позволяют обеспечить необходимые напряжения на УЭ при питании многокаскадного усилителя от одного источника. Эти каскады могут усиливать сигналы в очень широкой полосе частот, потребляют малую мощность от источника питания, нечувствительны к магнитным полям, имеют малые габариты, вес и стоимость. Поэтому резисторные каскады наиболее употребительны в качестве каскадов предварительного усиления.

3. Трансформаторные каскады.

а)

б)

Рис. 2.13. Трансформаторные каскады:

а) трансформаторный с эмиттерной стабилизацией и последовательной

подачей смещения;

б) то же с параллельной подачей смещения.

В этих каскадах (рис.2.13а,б) для межкаскадной связи используется трансформатор Тр, через первичную обмотку которого, включаемую в выходную цепь УЭ, на коллектор подаётся напряжение питания, а к вторичной присоединяют входную цепь следующего каскада. Переменная составляющая выходного тока, проходя через первичную обмотку, создаёт в ней напряжение сигнала, трансформирующееся во вторичную обмотку и подающееся на вход следующего каскада.

Коэффициент усиления по напряжению у трансформаторных каскадов обычно в 2 ¸ 10 раз выше, чем у резисторных, но усиливаемая полоса частот много уже. Размеры, вес и стоимость трансформаторного каскада в несколько раз больше тех же параметров резисторного каскада; трансформатор чувствителен к наводкам от внешних магнитных полей. Но применение трансформатора с соответствующим коэффициентом трансформации позволяет создать для УЭ каскада оптимальное сопротивление нагрузки и получить наибольшую мощность и сигнала при хорошем КПД. Поэтому, несмотря на недостатки, трансформаторные каскады очень часто используют для мощного усиления сигналов с неширокой полосой частот (например, звуковых); кроме того, трансформаторы часто применяют в качестве входного и выходного устройства в усилителях переменного тока для симметрирования и согласования цепей.

4. Дроссельные каскады.

Рис.2.14. Дроссельный каскад.

Дроссельная схема связи аналогична резисторной, но резистор в цепи коллектора заменён дросселем (рис.2.14). Назначение деталей схемы такое же, как и соответствующих деталей резисторного каскада. Дроссельная схема связи позволяет повысить напряжение питания на коллекторе вследствие малого сопротивления дросселя постоянному току и получать даже больший КПД, чем у трансформаторного каскада. Коэффициент усиления дроссельных каскадов немного выше, чем у резисторных; полоса усиливаемых частот меньше, чем у резисторных, но больше, чем у трансформаторных каскадов.

Сейчас в схемотехнике дроссельные каскады применяются редко, так как для предварительного усиления целесообразнее применять резисторные каскады, дающие практически то же усиление, но имеющие гораздо более широкую полосу пропускания, меньший вес и стоимость.