Резисторный каскад на транзисторе с общим коллектором (эмиттерный повторитель)

В эмиттерном повторителе (ЭП) транзистор для переменного тока включен по схеме с общим коллектором (рис. 5).

 

	Рис. 5. Схема эмиттерного повторителя

 

 

Переменное выходное напряжение для такого каскада имеет ту же фазу, что и входное. Величина выходного напряжения меньше входного, но ненамного – на величину напряжения база-эмиттер (U_бэ). Поэтому для амплитуд входного и выходного напряжений справедливо: U_{вых m}» U_{вх m}. Так как напряжение, снимаемое с эмиттера, и по фазе, и по амплитуде повторяет напряжение, поданное на вход, каскад называется эмиттерным повторителем.

Коэффициент усиления напряжения для ЭП составляет обычно К» 0,7¸0,99. Каскад дает только усиление по току и по мощности, которое приблизительно равно коэффициенту усиления транзистора по току – h_21э. Таким образом, усиление по мощности у ЭП меньше, чем у каскада с общим эмиттером (ОЭ), который дает еще и усиление по напряжению.

В ЭП существует 100% последовательная отрицательная обратная связь по напряжению. Действительно, если охватить резисторный каскад с ОЭ последовательной отрицательной обратной связью по напряжению с помощью «пустого» перекрещенного четырехполюсника (рис. 6), то получиться схема ЭП.

 

 

                                                                                                                      

 

	Рис. 6. Структура отрицательной обратной связи в эмиттерном повторителе

 

 

Вследствие наличия глубокой последовательной отрицательной обратной связи по напряжению ЭП имеет высокое входное (до сотен кОм) и низкое выходное (до десятых долей Ом) сопротивления. Кроме того, ЭП имеет более широкую полосу пропускания и гораздо меньший коэффициент гармоник, чем каскад с ОЭ.

ЭП часто используется в качестве каскада предварительного усиления для связи между высокоомным источником сигнала и низкоомной нагрузкой. В оконечных каскадах ЭП (как правило, выполненный по двухтактной схеме) применяются при необходимости получения малого выходного сопротивления и малого коэффициента гармоник.

Получить расчетные соотношения для основных технических показателей ЭП на основе эквивалентной схемы с малосигнальными параметрами в области средних частот. Анализ ЭП как каскада предварительного усиления с использованием упрощенной эквивалентной схемы позволяет получить для средних частот рабочего диапазона расчетные соотношения для параметров каскада.

Для коэффициента передачи (усиления) тока:

 

                                   К_I» h_21э +1,                                                    (20)

 

для коэффициента передачи напряжения:

                     .                               (21)

Здесь h_21э и h_11э – h параметры транзистора для включения по схеме с ОЭ, R_н – сопротивление нагрузки каскада.

Для входного сопротивления каскада:

 

                         R_вх = R_д R_вх.тр/(R_д + R_вх.тр),                                   (22)

 

где R _д - сопротивление резистивного делителя подачи смещения во входную цепь транзистора:

                              R _д  = R 1 R 2/(R 1 + R 2),                                          (23)

R _вх.тр - входное сопротивление транзистора в каскаде: 

                                   R _вх.тр = h _11э + (h _21э +1) R _н                                    (24)

 

Для выходного сопротивления:

 

                          R _вых = R _вых.тр R _э /(R _вых.тр + R _э),                            (25)

 

где R_вых.тр - выходное сопротивление транзистора в каскаде:

                           R _вых = (R_c + h _11э)/(h _21э +1)                                (26)

(R_с – сопротивление источника сигнала).

Согласно приведенным выражениям, входное сопротивление транзистора в ЭП возрастает с ростом сопротивления нагрузки, а выходное сопротивление падает с уменьшением сопротивления источника сигнала.