Усилительный каскад с общей базой

 

Принципиальная схема каскада ОБ приведена на рис. 3.16. Потенциал базы транзистора зафиксирован делителем напряжения R_Б1, R_Б2. Входной сигнал подается на R_Э, следовательно, U_RЭ=U_ВХ. Управляющим напряжением по-прежнему остается U_БЭ, и, как видно из рисунка оно равно

 

. (3.67)

 

 

Рисунок 3.16 – Усилитель с общей базой

 

Таким образом, U_БЭ изменяется противофазно входному сигналу (временные диаграммы усилителя ОБ приведены на рис. 3.17). И поскольку напряжение на коллекторе будет инвертироваться еще раз, переменная составляющая выходного напряжения совпадает по фазе со входным сигналом. Действительно, при поступлении на вход положительной полуволны U_RЭ возрастает, следовательно, U_БЭ уменьшается, что приводит к призакрыванию транзистора. Ток в коллекторной цепи транзистора уменьшается, следовательно и падение напряжения на R_К уменьшается, что приводит к росту потенциала коллектора и выходного напряжения. Следует отметить, что выходной ток (ток коллектора), приблизительно равен входному, из-за чего усилитель ОБ называют повторителем тока. Для снижения влияния пульсаций питающего напряжения на работу усилителя и подавления паразитной обратной связи по шине питания стабилизируют потенциал базы транзистора с помощью конденсатора С_Б. Разделительные конденсаторы С_Р1, С_Р2 выполняют такую же функцию, что и в предыдущих схемах.

Малосигнальная эквивалентная схема каскада, необходимая для определения параметров, приведена на рис.3.18.

Параллельное соединение сопроти-влений R _К и R _Н обозначается, как и в каскаде ОЭ, величиной R _КН.

1. Входное сопротивление.

Входное сопротивление транзистора между тачками 0−О”

 

. (3.68)

 

Если учесть соотношения (3.56), то

 

. (3.69)

 

Входное сопротивление усилитель-ного каскада (между точками 1−1')

 

. (3.70)

В каскаде ОБ величина R _ВХ.Т мала и составляет десятки Ом. Поэтому обычно R _ВХ.Т<< R _Э и, следовательно,

 

. (3.71)

 

Рисунок 3.18 − Малосигнальная эквивалентная схема каскада

 

2. Коэффициенты усиления ЭДС и напряжения

 

. (3.72)

 

При R _ВХ.Т<< R _Э, что равносильно равенству i _ВХ = i _Э, а также учитывая (3.23), можно записать

 

. (3.73)

 

Сравнивая (3.73) и (3.29), можно заметить, что при одинаковых параметрах каскадов ОБ и ОЭ К _еОБ< К _eОЭ. Обычно К _еОБ <10. Малое значение К _еОБ в каскаде ОБ обусловлено весьма малым входным сопротивлением транзистора и, следовательно, более сильным влиянием сопротивления R _Г, на коэффициент усиления К _е.

Коэффициент усиления напряжения

 

. (3.74)

При одинаковых параметрах каскадов ОБ и ОЭ К _UОБ< К _UОЭ.

3. Коэффициент усиления тока. Из эквивалентной схемы рис. 3.18 можно записать i _К R _КН = i _ВЫХ R _Н и i _Э R _ВХ.Т = i _ВХ R _ВХ. С учетом (3.23), (3.24) и (3.74), можно записать

 

. (3.75)

 

Коэффициент усиления тока достигает максимального значения при R _К >> R _Н и R _Э >> R _ВХ.Т .

4. Коэффициент усиления мощности. Обычно К_U >1, К_i ≈ α ≈ 1. Поэтому К _P = К_U К_i = К_е >1. Однако b усилителе ОБ коэффициент усиления мощности меньше, чем в усилителе ОЭ.

5. Выходное сопротивление. Как и для каскада ОЭ, выходное сопротивление состоит из параллельного соединения сопротивления R _К и выходного сопротивления транзистора R _ВЫХ.Т

 

. (3.76)

 

Выходное сопротивление транзистора

 

. (3.77)

Так как R _К<< r _К то

 

. (3.78)

 

Из сравнения (3.77) и (3.78) с аналогичными выражениями для усилителя ОЭ следует, что выходные сопротивления каскадов ОБ и ОЭ при одинаковых параметрах элементов схемы (R _К) примерно одинаковы, а выходное сопротивление транзистора в каскаде ОБ значительно больше, чем в каскаде ОЭ.

Таким образом, каскад ОБ усиливает сигнал по напряжению и мощности (К_е > 1, К_U > 1, К_P > 1), не усиливает по току (К_i < 1), имеет малое входное сопротивление (десятки Ом) и большое выходное сопротивление. Из-за этого использование усилителя ОБ в многокаскадных усилителях без специальных мер согласования малоэффективно. Для согласования каскадов ОБ, входящих в состав многокаскадного усилителя, можно включить между ними каскады ОК. Усилитель ОБ используется как составная часть каскадного усилителя, схема которого будет рассмотрена ниже.