Эквивалентная малосигнальная схема двухкаскадного усилителя

На рис. 4.5 приведена эквивалентная малосигнальная схема 2-х каскадного усилителя. В этой схеме добавлен паразитный элемент – паразитная ёмкость на выходе 1 – го каскада (узел D), равная сумме:

– n+p и p+n областей стоков и соответственно;

– ёмкостей затвор – сток и ;

– ёмкости затвор – исток (ёмкость затвор – сток параллельна и входит в её состав).

Рис. 4.5. Эквивалентнаямалосигнальная схема двухкаскадного усилителя

По умолчанию предполагается, что паразитная ёмкость на выходе второго каскада входит в состав суммарной емкости . Паразитная составляющая равна сумме (А) паразитных емкостей n+p и p+n областей стоков и соответственно и (В) емкостей затвор-сток транзисторов и .

На эквивалентной схеме:

– крутизна по затвору входного транзистора дифкаскада;

– крутизна по затвору входного транзистора второго каскада;

– выходное сопротивление в узле D на выходе первого каскада;

– выходное сопротивление в узле OUT на выходе второго каскада.

Как показано в главе 3, малосигнальная эквивалентная схема дифференциального каскада идентична оной для простейшего (базового) усилительного каскада и имеет такой же низкочастотный коэффициент усиления:

(4.28)

Здесь и далее: – низкочастотный коэффициент усиления первого каскада, а – второго каскада.

Второй каскад представляет собой простейший базовый усилительный каскад, поэтому также

(4.29)

На низких частотах никакие конденсаторы себя не проявляют, поэтому низкочастотный коэффициент усиления двухкаскадного усилителя равен:

(4.30)

С увеличением частоты импеданс конденсатора уменьшается, так что сток и затвор транзистора можно считать закороченными. При этом выходное сопротивление узла выхода становится близким к .

Этот эффект наблюлается на достаточно высоких частотах, но ведь и фазовый сдвиг на выходе усилителя нас интересует именно на высоких частотах. Итак, неосновной полюс можно предположить известным:

(4.31)

В целях простоты оценки в (4.31) не учтена связь емкостей и через конденсатор .

Для оценки основного полюса отметим, что является емкостью Миллера, на которую нагружен источник напряжения, представляемый первым каскадом и имеющим большое выходное сопротивление . Это дает основание предположить, что

(4.32)

Очевидно, что .