ВУЗ: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Электроника
Добавлен: 23.10.2018
Просмотров: 8844
Скачиваний: 20
161
мость
( )
f
β
, вычисленная по формуле (4.42б). Использование ли-
нейной аппроксимации позволяет просто вычислить коэффициент
передачи тока базы на любой частоте. В справочниках приводит-
ся модуль коэффициента передачи тока базы, измеренный на вы-
сокой частоте
ИЗМ
f
. Частота, на которой коэффициент передачи
1
β =
, называется частотой среза
T
f .
0
β
f
T
f
1
=
β
изм
β
изм
f
Рис. 4.23 — Зависимость коэффициента
передачи тока базы от частоты
Схема с общим коллектором.
Эта схема (см. рис. 4.4, в) имеет много общего со схемой
ОЭ, потому что в обеих управляющим током является ток базы,
а выходные токи (
Э
I или
K
I ) различаются незначительно.
Поэтому семейство выходных характеристик будет практи-
чески таким же, как на рис. 4.20, а, если ток коллектора заменить
током эмиттера. Что касается входного семейства, то оно пред-
ставляется кривыми, показанными на рис. 4.20, б, но сдвинутыми
вправо на величину напряжения на коллекторном переходе, ко-
торое в данном случае играет роль входного напряжения.
Переходные и частотные свойства схемы ОК почти совпа-
дают со свойствами схемы ОЭ, так как они определяются коэф-
фициентом передачи
1
Э
б
dI
dI
= + β,
мало отличающимся от
β
.
В заключение главы рассмотрим параметры усилительных
каскадов при различных схемах включения транзисторов. Будем
162
считать выходные статические вольт-амперные характеристики
для всех схем включения одинаковыми Анализ схем проведем
для области низких частот.
На рис. 4.24 приведены принципиальные схемы усилитель-
ных каскадов при включении транзисторов с ОЭ, ОК, ОБ соот-
ветственно. На рис. 4.25 — эквивалентные схемы в области низ-
ких частот для каждого усилительного каскада. Чаще под сопро-
тивлением
Г
R имеется в виду выходное сопротивление преды-
дущего каскада.
а
б
в
VT
U
Г
R
Г
C
R
2
R
1
R
K
E
K
Вых
VT
U
Г
R
Г
C
R
2
R
1
R
Э
E
K
Вых
VT
U
Г
R
Г
C
R
R
К
E
K
E
СМ
Вых
Рис. 4.24 — Принципиальные схемы усилительных каскадов
при включении транзисторов ОЭ, ОК, ОБ соответственно
Схема с общей базой
Входное сопротивление каскада, если учесть, что влиянием
дифференциального сопротивления коллекторного перехода
можно пренебречь, запишется в виде:
.
Э Э
Б Б
ВХ
Э
I r
I r
R
I
+
=
(4.44)
163
Ток базы связан с током эмиттера
1
Б
Э
I
I
=
− α
. Подставив зна-
чение тока базы в формулу (4.44), получим
(
)
1
.
ВХ
Э
Б
R
r
r
= +
−α
(4.45)
Выходное сопротивление каскада:
.
ВЫХ
K
R
r
=
(4.46)
Коэффициент усиления по току можно записать как отно-
шение выходного тока к входному
Э
I
Э
I
K
I
α
=
= α . (4.47)
I
К
I
Э
I
Б
βI
Б
R
Г
r
Э
r
Б
r
k
*
R
Н
U
Г
r
k
*
I
К
I
Э
I
Б
βI
Б
R
Г
r
Э
r
Б
R
Э
U
Г
а
б
I
К
I
Э
I
Б
άi
Э
R
Г
r
Э
r
Б
r
k
R
Н
U
Г
в
Рис. 4.25 — Эквивалентные схемы усилительных каскадов для области
низких частот при включении транзисторов с ОЭ, ОК и ОБ
Коэффициент усиления по напряжению:
(
)
(
)
(
)
1
1
Н Э
ВЫХ
Н
U
Г
Э
Г
Б
Э
Э
Г
Б
R I
U
R
K
U
r
R
r
I
r
R
r
α
α
=
=
=
+
+
− α
+
+
− α
. (4.48)
164
Если
в
формуле 4.48 выполняется
условие
(
)
1
Г
Э
Б
R
r
r
>> +
− α
с учетом, что
1
α ≈
, выражение для коэффи-
циента передачи по напряжению запишется в виде:
Н
U
Г
R
K
R
=
,
т. е. не зависит от параметров транзистора и его режима. Однако
при этом следует помнить, что для обеспечения усиления по
мощности необходимо выполнять условие
Н
Г
R
R
>
. Таким обра-
зом, увеличение сопротивления
Г
R повышает стабильность ко-
эффициента усиления, но снижает усиление мощности входного
сигнала.
Схема с общим эмиттером
Входное и выходное сопротивления, учитывая допущение
которое мы
сделали выше, равны
(
)
1
;
Б Б
Э Э
Г
ВХ
Б
Э
Б
Б
I r
I r
U
R
r
r
I
I
+
=
=
== +
+ β (4.49)
*
.
ВЫХ
K
R
r
=
(4.50)
Коэффициенты усиления по току и напряжению соответ-
ственно равны
;
I
K
= β (4.51)
(
)
.
1
(
)(1
)
н
Н
U
Э
Б
Г
Э
Б
Г
R
R
K
r
r
R
r
r
R
α
β
=
=
+ β + +
+
+
− α
(4.52)
Из формулы 4.52 видно, что сопротивление
Г
R при включе-
нии транзистора с ОЭ не обеспечивает высокой стабильности ко-
эффициента усиления по напряжению.
Если в цепи эмиттера включить дополнительный резистор
Э
R
, коэффициент усиления по напряжению можно записать в виде:
(
)(
)
.
1
Н
U
Э
Э
Б
Г
R
K
R
r
r
R
α
=
+ +
+
− α
Если выполнить условие
(
)(
)
1
Э
Э
Б
Г
R
r
r
R
>> +
+
− α
, можно
записать:
Н
U
Э
R
K
R
≈
, т. е. коэффициент усиления не зависит от па-
раметров транзистора.
165
Схема с общим коллектором
Входное и выходное сопротивления, учитывая допущение
которое мы
сделали выше, равны
(
)
(
)
(
) 1
;
Б Б
Э
Э
Э
ВХ
Б
Э
Э
Б
I r
I
r
R
R
r
r
R
I
+
+
=
=
+
+
+ β (4.53)
*
.
ВЫХ
K
R
r
=
(4.54)
Коэффициенты усиления по току и напряжению соответ-
ственно равны
1;
I
K
= β + (4.55)
(
)
.
(
) 1
(1
)
Э
Э
U
Э
Э
Б
Э
Э
Б
R
R
K
r
R
r
r
R
r
β
α
=
=
+
+ β +
+
+
− α
(4.56)
Анализ усилительных схем при различном включении тран-
зисторов показывает (область низких и средних частот):
1. Схема с ОБ имеет самое низкое входное сопротивление.
Самое высокое входное сопротивление имеет схема с ОК. Однако
следует иметь в виду, что, если в схеме с ОЭ в цепи эмиттера
включить сопротивление
Э
R , как в схеме с ОК, входные сопро-
тивления для обоих каскадов будут равны.
2. Самое низкое выходное сопротивление имеет схема с ОК.
Как правило, оно лежит в пределах десятков Ом. Благодаря низ-
кому выходному сопротивлению каскад с ОК (эмиттерный по-
вторитель) очень часто используется при работе на низкоомную
нагрузку. Два других каскада имеют высокое выходное сопро-
тивление — десятки и сотни кОм, т. е. можно считать, что вы-
ходной ток не зависит от величины сопротивления коллекторного
резистора (режим генератора тока).
3. Все рассмотренные схемы принципиально могут обеспе-
чить усиление по мощности, причем схема с ОЭ обеспечивает
максимальное усиление по мощности на постоянном токе.
4. Очень часто на основании п.3 делают ошибочный вывод,
что схема с ОЭ является более предпочтительной по отношению
к двум другим. Мы анализировали область низких частот, что яв-
ляется частным случаем.