Однокаскадный усилитель rc-типа на бт с общим коллектором (анализ параметров по переменному току).

Схему рис. 10.27а называют каскадом с общим коллектором (ОК), потому что коллекторный вывод транзистора по переменному току является общим электродом для входной и выходной цепей каскада. Схема также называется эмиттерным повторителем, т.к. выходное напряжение, снимаемое с эмиттера транзистора близко по величине входному напряжению (Uвых = Uвх + Uбэ Uвх) и совпадает с ним по фазе.

Расчет каскада по постоянному току проводят аналогично со схемой ОЭ. Резистор Rэ в схеме выполняет ту же функцию, что и резистор Rк в схеме ОЭ – создание изменяющегося напряжения в выходной цепи за счет протекания в ней тока, по цепи базы. Конденсаторы Ср1 и Ср2 являются разделительными, а резисторы R1 и R2 предназначены для задания рабочей точки, причем для повышения входного сопротивления резистор R2 в схему часто не вводят.

Входное сопротивление каскада ОК определяется параллельно включенными сопротивлениями R1, R2 и сопротивлением входной цепи транзистора rвх:

Rвх = R1 || R2 || rвх

Из эквивалентной схемы замещения рис. 10.27б можно найти:

Uвх = Iб [rб + (1 + B)(rэ + Rэ || Rн)]

а разделив левую и правую часть уравнения на Iб получим:

rвх = rб + (1 + B)(rэ + Rэ || Rн)

Если принять, что rэ и rб значительно меньше других составляющих полученного выражения, то входное сопротивление транзистора, включенного по схеме ОЭ

rвх = (1 + B)(Rэ || Rн),

а входное сопротивление каскада ОК:

Rвх = R1 || R2 || (1 + B)(Rэ || Rн)

При достаточно высокоомном входном делителе и транзисторе с высоким входное сопротивление каскада может достигать десятков-сотен кОм, что является одним из важнейших достоинств каскада ОК.

Коэффициент усиления по току можно определить, используя эквивалентную схему замещения, аналогично каскаду ОК.

Ток нагрузки является частью эмиттерного тока транзистора, поэтому:

откуда:

Выразив аналогично схеме ОЭ ток базы через входной ток каскада получаем:

Разделив левую и правую часть уравнения на Iвх имеем:

т.е. коэффициент усиления каскада ОК зависит от соотношений Rвх и rвх, а также Rэ и Rн. Если предположить, что Rвх rвх, имеем;

Таким образом, каскад ОК обеспечивает усиление по току, причем при Rэ = Rк и одинаковых значениях Rн коэффициенты усиления по току в схемах ОК и ОЭ примерно одинаковы. Коэффициент усиления по напряжению аналогично схеме ОЭ может быть определен как:

После подстановки значения КI:

Для оценки коэффициента усиления каскада ОК по напряжению примем Rвх >> Rг и считаем делитель в цепи базы достаточно высокоомным. Это позволяет принять и получить КU 1. Точный расчет дает КU < 1 и в пределе стремится к единице.

Выходное сопротивление каскада ОК представляет собой сопротивление со стороны эмиттера, которое из эквивалентной схемы замещения определяется как:

Выходное сопротивление каскада ОК мало и составляет 10 - 50 Ом, поэтому каскад ОК целесообразно использовать при необходимости согласования выходной цепи усилителя с низкоомным сопротивлением нагрузки.

 

19. Однокаскадный усилитель RC-типа на БТ с общей базой (анализ параметров по переменному току).

Усилительный каскад на биполярном транзисторе, вклю­ченном по схеме с общей базой, может использовать один или два источника питания. Рассмотрим каскад с ОБ с одним источником питания, принципиальная схема которого приведена на рис. 10.26, а. В этом каскаде для создания оптимального тока базы в режиме покоя 1_бо, обеспечивающего работу усилительного каскада на линейном участке входной характеристики, служат резисторы R1 и R₂. Конденсатор С_б имеет в полосе пропускания усилителя сопротивление значительно меньше R₂, и падение напряжения на нем от переменной составляющей тока мало, поэтому можно считать, что по переменной составляющей тока база соединена с общей точкой усилительного каскада. Входное на­пряжение подается между эмиттером и базой через разделительный конденсатор С_р1. Выходное напряжение снимается между коллектором и базой через разделительный конденсатор С_р2. Резистор R_э служит для прохождения постоянной составляющей тока эмиттера и для того, чтобы R_э не шунтировало входное сопротивление каскада, оно на два-три порядка выше этого сопротивления каскада.

При подаче на вход рассматриваемого каскада положительной полуволны входного сигнала ток эмиттера и ток коллектора будут уменьшаться. Это приводит к уменьшению падения напряжения на Rк и увеличению Uкб, что приводит к формированию положительной полуволны выходного напряжения Uвых. Полярности входного и выходного напряжений совпадают, схема не инвертирует входной сигнал. Анализ работы усилительного каскада с общей базой по входным и выходным характеристикам проводится аналогично анализу работы каскада с ОЭ. Выходные характеристики транзистора в схеме с ОБ более линейны, чем в схеме с ОЭ, поэтому нелинейные искажения в каскаде с ОБ меньше, чем в каскаде с ОЭ.

Анализ работы усилительного каскада с общей базой по входным и выходным характеристикам проводится аналогично анализу работы каскада с ОЭ. Выходные характеристики транзистора в схеме с ОБ более линейны, чем в схеме с ОЭ, поэтому нелинейные искажения в этом случае меньше. Расчет параметров усилительного каскада с ОБ по переменному сигналу в области средних частот проводится по эквивалентной схеме, представленной на рис1О.26, б. На ней не показаны разделительные конденсаторы С_р1, С_р2 и конденсатор С_б, с помощью которого заземляется база транзистора по переменному току, так как их номиналы выбраны такими, что емкостные сопротивления даже в области низких частот невелики и при анализе их можно не учитывать.