Анализ усилительного каскада с ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ

Усилительный каскад, реализованный на биполярном транзисторе по схеме с ОК, имеет большое входное и малое выходное сопротивления. В усилителях предварительного усиления он применяется для согласования большого внутреннего сопротивления источника сигнала со сравнительно малым входным сопротивлением усилительного каскада на биполярном транзисторе или каскадов предварительного усиления на биполярных транзисторах между собой.

Охватывая резисторный каскад с ОЭ 100-процентной последовательной обратной связью по напряжению с помощью «пустого» перекрещённого четырёхполюсника (рис. 1), получаем схему эмиттерного повторителя (каскад с ОК). В обычном виде она представлена с цепью смещения R2, R3 на рис. 2.

Рис.1

 

Рис. 2

 

Для вывода расчётных соотношений воспользуемся графом проводимостей этой схемы. В графе самого транзистора следует сохранить только ветви и узлы, не связанные с коллекторным узлом, так как по переменному току последний «заземлён». Такой «укороченный» граф проводимостей биполярного транзистора изображён в средней части рис.3. Граф сигналов всего каскада показан на рис.4.

Рис. 3 Рис. 4

 

При его построении было принято, как всегда, что Gг ® ¥ . Поэтому в графе сигналов отсутствует ветвь обратной передачи сигнала с выхода на вход. Значение прямой передачи К^* находится по формуле

К^* = (S+Y₁₁)/(åY+Y_н) = ( S+Y₁₁)/( S+Y₁₁+Y_i-Y₁₂+Y_н)

Этот же результат можно получить из эквивалентной схемы эмиттерного повторителя, используя для её построения граф проводимости транзистора, изображённый на рис. 5. Соответствующая ему схема приведена на рис. 5, а.

Для биполярного транзистора характерны высокая крутизна S и зависимость её и всех остальных параметров от частоты. Обычно в очень широком диапазоне частот |S| >> |Y₁₁| >> |Y_i| > |Y₁₂| , что позволяет пренебречь Y₁₁ , Y_i и Y₁₂ по сравнению с S. При этом

К^* = S/(S+Y_н),

а эквивалентная схема каскада принимает вид, показанный на рис. 5, б. То, что в числителе не учитывается величина Y₁₁ , физически означает пренебрежение прямым прохождением сигнала со входа на выход через эту проводимость.

Рис. 5

Рассмотрим подробнее свойства повторителя в области нижних, средних и верхних частот.