К усилительным каскадам на двух транзисторах принято относить каскодный усилитель и дифференциальный усилитель. Первый принято использовать там, где схема усилителя ОЭ не удовлетворяет по своим частотным свойствам. В усилителе (рисунок 3.6.1 –а) выход связан со входом
через емкость коллекторного перехода транзистора СК, что приводит к увеличению входной емкости каскада до значения
,
где Ки ≈ αRK/RЭ - коэффициент усиления каскада по напряжению. Это ограничивает верхнюю граничную частоту ωВ и может привести к самовозбуждению каскада на высоких частотах.
Для уменьшения влияния емкости СК на частотные характеристики каскада ОЭ применяется каскодная схема ОЭ-ОБ (рисунок 3.6.1-б). Здесь транзистор Т1 включен по схеме ОЭ, а транзистор Т2 -по схеме ОБ (потенциал базы транзистора Т2 зафиксирован источником Е). Нагрузкой транзистора Т1 является малое входное сопротивление транзистора Т2
При этом транзистор Т1 работает в режиме, практически близко к короткому замыканию коллекторной цепи, и его коэффициент усиления очень мал:
Благодаря этому практически исключается связь между коллектором транзистора Т1 и его базой через емкость СК1 и значительно снижается влияние емкости СК1 на граничную частоту ωВ.
Емкость СК2 через источникЕсоединена с общей шиной. Поэтому обратная связь между выходом и входом каскодной схемы практически отсутствует, что резко снижает опасность самовозбуждения усилителя.
Верхняя граничная частота каскодной схемы без учета частотной зависимости коэффициентов передачи тока α1 и α2определяется, как и для каскада ОБ, емкостью СК2 и сопротивлением RК(постоянной времени RК СК2) и значительно больше, чем в каскаде ОЭ, где постоянная времени за счет емкости СК при большем внутреннем сопротивлении источника сигнала RГдостигает значения СК (b0+1)RК.
Коэффициент передачи тока каскадной схемы:
(3.6.1)
Из (3.6.1) видно, что коэффициент передачи тока в каскодной схеме мало отличается от коэффициента передачи тока α1 транзистора Т1. Следовательно, коэффициент усиления и входное сопротивление будут такими же, как и в каскаде ОЭ. Таким образом, каскодкая схeмa ОЭ-ОБ, обладая такими же усилительными свойствами, как и каскад ОЭ, имеет более широкую полосу пропускания (как каскад ОБ) и в значительно меньшей степени подвержена самовозбуждению. Благодаря таким свойствам каскодная схема ОЭ-ОБ находит широкое применение в широкополосных и резонансных усилителях и в дифференциальных усилителях для получения большего усиления и хороших частотных свойств.
Нарис. 3.6.1 -в приведена каскодная схема ОК-ОБ. Она применяется в составе АИС тогда, когда постоянный уровень выходного напряжения должен быть ниже уровня входного напряжения для обеспечения непосредственной вязи с последующими каскадами. Транзистор Т1включен по схеме ОК, а транзистор Т2 - по схеме ОБ. Включение Т2по схеме ОБ позволяет исключить обратную связь через емкость СК2 между выходом и входом усилителя, что расширяет полосу пропускания и препятствует самовозбуждению. Транзистор Т1, включенный по схеме ОК, обеспечивает большое входное сопротивление.
Коэффициент усиления каскодной схемы, считая коэффициент передачи каскада ОК близким к единице,описывается выражением:
Учитывая, что RГ = RВЫХ.1=rЭ1+ rБ1(1-α1) и RВХ.2 = rЭ2+ rБ2(1-α2) исчитая параметры транзисторов одинаковыми, можно записать
(3.6.2)
Таким образом, усиление каскодной схемы близко к усилению каскада ОЭ.Для получения большего усиления, вместо коллекторной нагрузки RKвключают стабилизатор тока. Каскодная схема ОК-ОБ применяется во входных дифференциальных каскадах операционных усилителей.