Основная схема усилителя на биполярном транзисторе с общим эмиттером

Принципиальная схема простейшего транзисторного усилительного каскада с общим эмиттером приведена на рис.1. Источники постоянного напряжения Ек и Еб вместе с резисторами Rк и Rб обеспечивают статический режим транзистора. Источник сигнала изображен вместе со своим внутренним сопротивлением Rс.

Рис. 1

Внутренние сопротивления источников постоянного напряжения Ек и Еб обычно малы и не изображены на схеме. Нагрузка представлена комплексным сопротивлением, обычно включающим в себя резистивную Rн и емкостную Сн составляющие.

Резистор Rк предназначен для выделения на нем усиленного выходного напряжения, так как напряжение между коллектором и эмиттером может меняться лишь при наличии на пути изменяющегося коллекторного тока сопротивления. Конденсаторы Cр обеспечивают независимость каскада по постоянному току от источника сигнала и нагрузки, поэтому они называются разделительными.

Все напряжения и токи в схеме складываются из постоянных и переменных составляющих. Если на входе действует источник гармонической ЭДС, то ec(t) = E(m,c)сos(w t+j с) . Непосредственно на входных зажимах усилителя действует напряжение uвх(t)=U(m,вх) сos(w t+j вх), которое может отличаться от напряжения источника сигнала амплитудой и фазой. Если транзистор будет работать в линейном режиме, то напряжение между базой и эмиттером будет также гармоническим и равным uбэ(t)=U(бэ,0)+U(m,бэ)сos(w t+j бэ) , где Uбэ,0 - постоянное напряжение на базе относительно эмиттера (смещение перехода база–эмиттер). Токи базы и коллектора в этом случае соответственно равны iб(t)= I(б,0)+I(m,б)сos(w t+j б) , iк(t)= I(к,0)+I(m,к)сos(w t+j к). Коллекторное напряжение будет равно u(кэ(t))=U(кэ,0)+U(m,кэ) сos(w t+j кэ ). На выходе присутствует лишь переменная составляющая сигнала, поэтому uвых(t)=Um,вых сos(w t+j н) . В общем случае фазы токов и напряжений могут отличаться от фазы входного сигнала.

Для данной схемы усилителя режим постоянного тока транзистора определяется соотношениями:

для входной цепи

и для выходной цепи

Поскольку биполярный транзистор ОЭ в усилительном режиме имеет одинаковую полярность постоянных напряжений Uбэ,0 и Uкэ,0, то для создания требуемой величины Uбэ,0 может быть использован всего один источник Ек.

Включение транзистора по схеме ОКпоказано на (рис. 5, б). Входной сигнал подается на базу и эмиттер через эмиттерный резистор Rэ, который является частью коллекторной цепи. С этого же резистора, выполняющего функцию нагрузки транзистора, снимается и выходной сигнал. Таким образом, этот участок коллекторной цепи является общим для входной и выходной цепей, поэтому и название способа включения транзистора - ОК. Каскад с транзистором, включенным по такой схеме, по напряжению дает усиление меньше единицы. Усиление же по току получается примерно такое же, как если бы транзистор был включен по схеме ОЭ. Но зато входное сопротивление такого каскада может составлять 10 - 500 кОм, что хорошо согласуется с большим выходным сопротивлением каскада на транзисторе, включенном по схеме ОЭ. По существу, каскад не дает усиления по напряжению, а лишь как бы повторяет подведенный к нему сигнал. Поэтому транзисторы, включаемые по такой схеме, называют также эмиттерными повторителями. Почему эмиттерными? Потому что выходное напряжение на эмиттере транзистора практически полностью повторяет входное напряжение. Почему каскад не усиливает напряжение? Давайте мысленно соединим резистором цепь базы транзистора с нижним (по схеме) выводом эмиттерного резистора Rэ, как показано на (рис. 5, б) штриховыми линиями. Этот резистор - эквивалент внутреннего сопротивления источника входного сигнала Rвх., например микрофона или звукоснимателя. Таким образом, эмиттерная цепь оказывается связанной через резистор Rвх. с базой. Когда на вход усилителя подается напряжение сигнала, на резисторе Rэ, являющемся нагрузкой транзистора, выделяется напряжение усиленного сигнала, которое через резистор Rвх. оказывается приложенным к базе в противофазе. При этом между эмиттерной и базовой цепями возникает очень сильная отрицательная обратная связь, сводящая на нет усиление каскада. Это по напряжению. А по току усиления получается такое же, как и при включении транзистора по схеме с ОЭ.

Поиск по сайту: