Рис.1. Принципиальная электрическая схема каскодного усилителя по схеме ОЭ-ОЭ.

     На рисунке 1 показана широко распространенная схема усилителя, выполненная на двух биполярных транзисторах по каскодной схеме, в которой оба транзистора включены по схеме с общим эмиттером (ОЭ-ОЭ). Входное сопротивление этой схемы такое же, как каскада на одиночном транзисторе по схеме включения с ОЭ (от несколько сотен Ом до нескольких кОм), выходное сопротивление – аналогично вышеназванному каскаду (несколько десятков кОм). Возможный коэффициент усиления по напряжению – 1000…3000. Главной отличительной чертой этого каскада является наличие отрицательной обратной связи по постоянному току из цепи эмиттера второго транзистора в цепь базы первого транзистора. В результате чего схема обладает высокой стабильностью режимов транзисторов. Это выражается в следующем: после прогрева радиодеталей или возникновения других дестабилизирующих факторов схема автоматически возвращается в режим первоначальной установки.

Рис.2. Принципиальная электрическая схема каскодного усилителя по схеме ОЭ-ОБ.

     На рисунке 2 показана не менее распространенная каскодная схема усилителя, в которой первый транзистор включен по схеме с ОЭ, а второй с ОБ. Питание транзисторов последовательное. Входное сопротивление соответствует входному сопротивлению одиночного каскада, включенного по схеме с ОЭ (от нескольких сотен Ом до нескольких кОм), а выходное – несколько превышает выходное сопротивление каскада на одиночном транзисторе, включенном по схеме с ОБ (несколько десятков или сотен кОм). Главной отличительной особенностью данного каскада является малая внутренняя обратная связь (с выхода на вход), в результате чего усилитель может дать большое устойчивое усиление без нейтрализации (резонансный усилитель) или коррекции этой связи. Так два каскада на одиночных транзисторах (ОЭ) могут дать усиление по напряжению не выше 40 дБ, а вышеназванный каскад (ОЭ-ОБ) 60 дБ и более.

Рис.3. Принципиальная электрическая схема каскодного усилителя по схеме ОЭ-ОЭ-ОБ.

     Если оба вышеназванные каскады объединить в один, то полученный каскад будет обладать полезными свойствами, имеющимися в обоих данных каскадах. То есть, он будет обладать высокой стабильностью режимов транзисторов и большим устойчивым усилением. Что и подтвердилось на практике. Такой каскад показан на рисунке 3. Первый и второй транзисторы включены по схеме с общим эмиттером (ОЭ), а третий с общей базой (ОБ). Входное сопротивление данного каскада такое же, как и каскадов показанных на рисунках 1 и 2 (от нескольких сотен Ом до нескольких кОм), а выходное - как на рисунке 2 (несколько десятков или сотен кОм). Коэффициент усиления по напряжению составляет один - два десятка тысяч. Частотный диапазон усилителя (с теми типами транзисторов и номиналами конденсаторов, что указаны на схеме) простирается от 100 кГц до 23 МГц (ниже и выше по частоте – плавный завал АЧХ). Кроме того, следует обратить внимание на то, что данный усилитель содержит меньшее количество радиодеталей, чем его прототипы вместе взятые. Это как раз тот случай, когда «два плюс два – не равно четырем»! Усилитель очень устойчив – возбудов не наблюдалось во всем рабочем диапазоне частот.

Рис.4. Принципиальная электрическая схема каскодного усилителя по схеме ОИ-ОЭ-ОБ.

     На рисунке №4 показана схема каскодного усилителя, в которой первый транзистор (полевой) включен по схеме с общим истоком (ОИ), а два последующих биполярных транзистора с общим эмиттером (VT3 - ОЭ) и общей базой (VT2 - ОБ). Работа этой схемы аналогична схеме, показанной на рисунке №3 и, собственно, является логическим продолжением этой схемы. Но она имеет и некоторые преимущества перед предыдущей схемой, это - возможность регулировки усиления по второму затвору как в ручном режиме, так и с использованием АРУ. Кроме того, вход усилителя обладает высоким входным сопротивлением, а на его выходе применена обмотка связи, с помощью которой можно согласовать выход усилителя с последующим каскадом по сопротивлению. На второй затвор VT1 подается напряжение в пределах 0...+5 вольт. В коллекторную цепь транзистора включен параллельный колебательный контур L1, C4 (нагрузка), настроенный на частоту 500 кГц. Катушка L1 намотана на каркасе ПЧ транзисторного средневолнового приемника и содержит 75 витков провода ПЭЛ-0,16. Отвод от 20-го витка, считая снизу по схеме. Катушка L3 содержит 35 витков провода ПЭЛ-0,16. Намотки выполнены внавал. Сверху обмоток надето ферритовое кольцо (400НН).  Резистор R7 служит для установки режима транзисторов, при котором достигается максимальный коэффициент усиления всего усилителя. По своим параметрам этот усилитель аналогичен предыдущему.

Рис.5. Принципиальная электрическая схема каскодного усилителя по схеме с ОИ-ОЭ-ОБ с дополнительными резисторами в базовых цепях.

     На рисунке №5 показана схема аналогичная рисунку №4. Отличие состоит во введении в схему двух дополнительных резисторов R5, R6, которые позволяют установить индивидуально каждому биполярному транзистору нужный (наилучший, а не компромиссный) режим работы. Кроме того и сопротивление резисторов в стоке транзистора VT1 позволяет подобрать оптимальный режим и для этого каскада. В результате данный усилитель дает несколько больший коэффициент усиления  и обладает лучшей линейностью, по сравнению с предыдущим. На выходе усилителя добавлен парафазный каскад, служащий для получения дух сигналов с одинаковой амплитудой и фазами, отличающимися на 180 градусов (к его выходам можно непосредственно подключать  кольцевой диодный SSB-детектор).

Рис.6. Принципиальная электрическая схема каскодного усилителя по схеме ОИ-ОЭ-ОЭ.

     На рисунке №6 показана схема каскодного усилителя, выполненного по схеме включения транзисторов ОИ-ОЭ-ОЭ. Обратная отрицательная связь по постоянному току осуществляется через резистор R11. С его помощью происходит и регулировка её глубины, а также установка режимов всех трех транзисторов, так как они гальванически связаны между собой. Вместо ручной регулировки усиления (по второму затвору VT1) может быть применена и АРУ, как показано на рисунке №5.

Рис.7. Принципиальная электрическая схема каскодного усилителя по схеме ОИ-ОБ-ОЭ.

     На рисунке №7 показана схема каскодного усилителя, выполненного по схеме включения транзисторов ОИ-ОБ-ОЭ. Резистором R8 регулируется глубина отрицательной обратной связи по постоянному току и производится установка режимов сразу всех трех транзисторов. Подбором сопротивления R7 можно также дополнительно более точно установить режимы транзисторов. Вместо РРУ можно применить и АРУ, аналогично рассказанному выше (рис.6).

     P.S. Схемы усилителей, приведённые в этой статье разработаны автором, однако, если эти схемы уже встречались где-либо в печатных изданиях (лично мне они не встречались, кроме прототипов!), и если их уже придумал кто-нибудь раньше меня, то заранее прошу прощения! Рубцов В.П. UN7BV.

26.02.2006г. Рубцов В.П. UN7BV, Казахстан, Астана.

73!