Усилительный каскад с общим коллектором

Схема усилительного каскада с общим коллектором приведена на рис. 10.39.

В этом каскаде выходное напряжение и_вых снимается с резистора R₃, включенного в эмиттерную цепь транзистора VT. Коллектор транзистора VT по переменному току соединен непосредственно с общей точкой каскада, так как падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника напряжения питания от переменной составляющей тока незначительно. Таким образом, можно считать, что входное напряжение и_вх подается между базой и коллектором через конденсатор связи С1, а выходное напряжение н_вых, равное падению напряжения на резисторе Я_э от переменной составляющей эмиттерного тока, снимается между эмиттером и коллектором через конденсатор связи С2. В этом случае коллектор транзистора VT является общим для входной и выходной цепей.

Рис. 10.39. Схема усилительного каскада с общим коллектором.

В режиме покоя, т. е. при и_вх = 0, между базой и эмиттером создается начальное напряжение смещения и_ъэ, определяемое формулой (10.15).

Его величина выбирается таким, чтобы рабочая точка в режиме покоя находилась примерно посередине рабочего участка линии нагрузки.

При подаче переменного входного напряжения п_вх появляется переменная составляющая эмиттерного тока i₃, которая создает на резисторе R₃ падение напряжения, равное выходному п_вых =.

Для определения основных параметров усилительного каскада с общим коллектором рассмотрим его схему замещения, приведенную на рис. 10.40. Для ненагруженного усилительного каскада с общим коллектором можно составить следующие уравнения:

• по первому закону Кирхгофа для узла Э:

• по второму закону Кирхгофа для контура, включающего входную и выходную цепи:

Выражая ток i_BX из уравнения (10.18), имеем.

Подставляя выражение (10.19) в (10.17), получим связь между выходным и входным напряжениями усилительного каскада с общим коллектором:

Из полученного выражения видно, что выходное напряжение всегда меньше входного, т. е. коэффициент усиления по напряжению К_иусилительного каскада с общим коллектором меньше единицы:

Учитывая то, что Ь₂2^э ^{< < так как22} < < 1, приближенно получим выражение

Рис. 10.40. Схема замещения усилительного каскада с общим.

коллектором Поскольку значения h_u и R₃ имеют одинаковый порядок, a fr₂₁ > >1, коэффициент К_и мало отличается от единицы. Действительно, в усилительных каскадах с общим коллектором К_и = 0,9—0,99. Из схемы каскада (рис. 10.32) видно, что выходное напряжение практически совпадает по фазе с входным. Поскольку выходное напряжение усилительных каскадов с общим коллектором мало отличается от входного и по величине и по фазе, их часто называют эмиттерными повторителями.

Выражение для входного сопротивление R_BX эмиттерного повторителя можно получить, используя формулу (10.18):

Поскольку значение К_и близко к единице, то входное сопротивление R_BX эмиттерного повторителя много больше входного сопротивления h_u транзистора и достигает нескольких сотен кОм.

При таких значениях входного сопротивления R_BX приходится учитывать сопротивления базового делителя R_B и R_B, которые на схеме замещения (рис. 10.40) представлены эквивалентным сопротивлением R_B, равным.

Таким образом, результирующее входное сопротивление R_BX рез эмиттерного повторителя равно:

Выходное сопротивление R_BbIX эмиттерного повторителя определяется по формуле.

и имеет значение порядка нескольких единиц или десятков Ом.

Таким образом, эмиттерный повторитель обладает большим входным и малым выходным сопротивлениями. Следовательно, его коэффициент усиления по току может быть очень высоким. Эмиттерный повторитель обычно применяют для согласования высокоомного источника усиливаемого напряжения с низкоомным нагрузочным устройством. В усилительных каскадах с общим коллектором температурная стабилизация обеспечивается резистором К_э, включенным в эмиттерную цепь.

В заключение следует отметить, что усилительные каскады с общей базой в промышленной электронике применяются редко, поэтому рассматриваться не будут.