2.3 Каскады с общим коллектором
2.3.1 Однотакный каскад с общим коллектором
а) б)
Рис. 2.11 Каскад с общим коллектором а) и его схема замещения б)
Каскад и общим коллектором является типичным усилителем тока с коэффициентом усиления по напряжению практически равным единице. При наличии смещения UСМ1, необходимого для усиления разнополярного напряжения, в нагрузке так же присутствует начальный режим.
Коэффициент усиления по току
. (2.26)
Входное сопротивление каскада
. (2.27)
Выходное сопротивление
. (2.28)
Коэффициент усиления по напряжению
. (2.29)
Каскад обладает большим коэффициентом по току, большим входным и малым выходным сопротивлениями. Коэффициент усиления по напряжению близок к единице, поэтому каскад еще называют эмиттерным повторителем.
Применяется эмиттерный повторитель для согласования маломощных источников сигналов с большим выходным сопротивлением с устройствами, имеющими малое входное сопротивление.
Каскад может использоваться в качестве усилителя мощности в оконечных каскадах усилителей.
2.3.2 Двухтактный эмиттерный повторитель
Создать усилитель, в котором и положительный и отрицательный ток создается транзистором, удается в двухтактных схемах, которые строятся на двух транзисторах. Эффективны является применение комплементарной пары транзисторов, то есть транзисторов с идентичными параметрами, но с разным типом проводимости.
а) б)
Рис. 2.12 двухтактный эмиттерный повторитель постоянного тока: а) – принципиальная схема; б) – временные диаграммы
На постоянном токе целесообразно иметь двухполярное напряжения питания +Еп и –Еп, а нагрузку подключать к общей точке. В схеме рис. 2.12, а транзистор VT3 является предыдущим каскадом, диод VD1 обеспечивает начальное смещение напряжения баз транзисторов, переводя транзисторы в активную область работы. На рис. 2.13, а показаны совмещенные входные характеристики транзисторов без смещения (кривая 1) и со смещением (кривая 2).
На рис. 2.13, б показано, как искажается выходное напряжение при отсутствии смещения напряжения баз транзисторов. Кривая 1 соответствует входному сигналу, а кривая 2 выходному напряжению.
Коэффициент усиления по напряжению примерно равен единице, а коэффициент усиления по току равен
. (2.30)
а) б)
Рис. 2.13, а) - Совмещенные входные характеристики транзисторов без смещения (кривая 1) и со смещением (кривая 2); б) – временные диаграмма напряжений при отсутствии смещения.
а) б)
Рис. 2.14 двухтактный эмиттерный повторитель переменного тока:
а) – принципиальная схема; б) – временные диаграммы
Двухтактный эмиттерный повторитель переменного тока может быть реализован по схеме рис. 2.12, а, но, если усилитель питается однополярным напряжением, применяется схема рис. 2.14, а.
Начальный режим задается так, чтобы напряжение эмиттеров транзисторов VT1, VT2 равнялось половине напряжения питания. Напряжения начального режима остается на разделительном конденсаторе С1, а к нагрузке прикладывается только переменная составляющая. Конденсатор может быть электролитическим, что снижает его габариты.
В современных устройствах переменного тока предпочитают использовать схему рис. 2.12, а, так как эта схема имеет более широкий частотный диапазон в сторону низких частот. Положительным является отсутствие разделительного конденсатора достаточно больших габаритов и стоимости.
Двухтактные эмиттерные повторители применяются в качестве усилителей мощности.