Новая схема буфера класса A на базе источника тока

21.08.2019 | Статьи Технологии, исследования, инновации ● a-contract.ru

Базой для приведённой ниже схемы является традиционный двухтранзисторный источник тока (Рисунок 1). Ток, идущий через резистор R1, зависит только от напряжения VBE (база-эмиттер) транзистора Q2 и от сопротивления самого R1. Напряжение VBE транзистора Q1 на выходной ток не влияет. Как правило, подобные схемы используются в источниках постоянного тока или применяются как ограничители.

Рисунок 1. Классический двухтранзисторный источник тока обычно используется в источниках постоянного тока или в качестве ограничителя.

Для верхней, положительной полуволны сигнала схема становится усилителем. Добавление комплементарного каскада для нижней, отрицательной половины сигнала превращает схему в законченный буфер (Рисунок 2). Эмиттеры транзисторов Q2 и Q3 работают как входы схемы, а точка соединения резисторов R1 и R2 – выходом. Входной нагрузочный резистор R3 устанавливает выходное напряжение покоя. Вместо источников смещения (источники тока IBIAS на рисунках) возможно использование резисторов.

В состоянии покоя с рабочей точкой 0 В обе половины схемы работают при максимальном токе, а потенциалы входа и выхода равны. При подаче входного напряжения ток вводится в узел эмиттеров Q2 – Q3, откуда он может идти наверх в базу Q1 или вниз в базу Q4. Направление движения тока определяет уровень выходного напряжения относительно входного. Если входное напряжение положительно, оно не оказывает влияния на верхнюю половину, т.к. оно уже ограничено. Но оно имеет возможность уменьшить ток, управляющий нижней половиной, что вызовет уменьшение нижней полуволны выходного тока. Уменьшение выходного тока нижней части даёт рост выходного напряжения. В итоге, ток входного сигнала «не ограничивает» напряжение в каскаде противоположной полярности.

Рисунок 2. Добавление к источнику тока еще одного каскада превращает его в буфер.

При беглом взгляде на схему, может появиться ощущение, что схема имеет единичное усиление. Однако, поскольку Q₂ и Q₃ подключены к верхним точкам резисторов R₁ и R₂, а не к выходу схемы, фактически R₁ и R₂ включены последовательно с выходной нагрузкой. Низкое сопротивление нагрузки R_LOAD значительно нагружает схему, однако до тех пор, пока входной каскад не начнет ограничивать сигнал, схема не вносит искажений. Видимое со стороны источника сигнала входное сопротивление буфера равно

Q₂ и Q₃ являются каскадами с общей базой. Они преобразовывают входное напряжение в напряжение смещения, требуемое для Q₁ и Q₄. Такой эффект даёт возможность напрямую заменять транзисторы другими устройствами, такими как MOSFET или транзисторы Дарлингтона.

Источник: rlocman.ru