Гальваническая межкаскадная связь

Простейший вид гальванической связи – непосредственная связь. При непосредственной связи выходной электрод транзистора данного каскада прямо соединяется проводником с входным электродом следующего. В этом случае потенциал базы транзистора VТ2 равен потенциалу коллектора VТ1, следовательно, режимы каскадов зависят друг от друга. Схема получается проще, чем при емкостной связи, так как исключаются конденсаторы связи и делители, создающие смещение в последующих каскадах. В результате отсутствия С_с уменьшаются частотные и фазовые искажения на нижних частотах, повышаются коэффициент усиления и КПД устройства.

Если в усилителе все связи непосредственные, то можно усиливать колебания любой низкой частоты, вплоть до f =0, когда усиливаются изменения постоянной составляющей тока, т.е. получается усилитель постоянного тока.

В усилителях низкой частоты взаимное влияние исходных режимов каскадов приводит к усилению их нестабильности, вызванной повышением температуры или другой причиной. Поэтому особо жесткие требования предъявляются к стабилизации тока коллектора.

Исходный режим первого транзистора создается включением специальных элементов, определяющих величину смещения. Их роль выполняет делитель R_б1 - R_б2 . Для стабилизации режима включен резистор эмиттерной стабилизации Rэ1. В следующем каскаде потенциал базы VТ2 задан потенциалом коллектора предыдущего транзистора, а потенциал эмиттера – напряжением на резисторе R_э2. При этом смещение вычисляется как разность потенциалов коллектораVТ1 и эмиттера VТ2:

U_бэ02 = U_б02 – U_э02 , но U_б02 = Uк₀₁ ,

поэтому

U_бэ02 = U_к01 – U_э02,

где

Uэ₀₂ = Iэ₀₂ Rэ₂ ≈ I_к02R_э2.

Одновременно R_э2 дает эмиттернуюстабилизацию режима.

Если нарушится режим первого транзистора, то изменится и потенциал базы следующего транзистора. Это вызовет еще большее нарушение режима второго транзистора и последующих, так что разладится вся схема усилителя. Настройка и ремонт такого усилителя затрудняются из-за того, режимы каскадов зависят друг от друга.

Вторым недостатком схем с большим числом непосредственно связанных каскадов является необходимость повышать напряжение питания каждого следующего каскада по сравнению с предыдущим. Для этого требуется источник сравнительно высокого постоянного напряжения. Поэтому практически целесообразно использовать непосредственную связь в группах из двух-трех каскадов, а между этими группами применять емкостную связь. Для снижения требуемого напряжения питания используют чередование каскадов ОЭ и ОК и транзисторов разного типа: p-n-p и n-p-n.

В первом случае исключается резистор коллекторной нагрузки между коллектором и плюсом источника питания в третьем каскаде по схеме ОК, так что нет дополнительного падения напряжения на коллекторной нагрузке. Кроме того, каскад по схеме ОК имеет малое выходное сопротивление и дает хорошее согласование выхода этой группы каскадов со входом следующей группы.

Во втором случае меньшее расчетное напряжение питания получается за счет меньшей разности потенциалов между базой и эмиттером второго транзистора p-n-p – типа, требующего противоположной полярности питающих напряжений и включающегося эмиттером к плюсу источника питания. Этот резистор может быть включен как по схеме ОК, так и по схеме ОЭ.

Стабилизация режима в каскадах с непосредственными связями. Если каскад непосредственно связан с предыдущим, то потенциал его базы определяется, как уже говорилось, потенциалом коллектора предыдущего транзистора, и исходный режим изменяется с изменением режима предшествующего каскада в еще большей степени. В связи с этим важное значение для непосредственно связанных каскадов приобретает стабилизация исходного режима. Особенно это важно для первого из этих каскадов. Обычно, кроме эмиттерной стабилизации в каждом каскаде, широко применяется стабилизация режима за счет отрицательной обратной связи по постоянному току, охватывающей два или три каскада.