4,5,6. Схема включения транзистора с общей базой и её коэффициенты.

При рассмотрении усилительных свойств переменных сигналов транзисторов схемы их включения можно рассматривать без источников питания, поскольку в сравнении с другими сопротивления источников оказываются весьма малыми.

Включение транзистора возможно по трём схемам: с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Схему усилительной ячейки на транзисторе с общей базой можно применять на высоких частотах, однако она имеет коэффициент усиления по току меньше 1 и малое входное сопротивление.

Коэффициент усиления по току:

K_iб=i_вх/i_вых=i_k/i_э=α<1

К

U_вых

оэффициент усиления по напряжению:

K_Uб=U_вых/i_вх=i_kR_Hб/i_эR_вхб=α R_H/R_вх>1

коэффициент усиления по мощности:

K_Pб=K_iK_U=α² R_Hб/R_вхб>1

Здесь R_нб – сопротивление нагрузочного резистора

в схеме с общей базой; R_вхб – входное сопротивление усилительного каскада.

Как выводить формулы:

Общие формулы, независимые от схемы включения транзистора:

- коэффициент усилительного каскада по току K_i=i_вых/i_вх

- коэффициент усиления по напряжению K_U=U_вых/U_вх i, u –

- коэффициент усиления по мощности K_P=K_i∙K_U мгновенные значения

- входное сопротивление каскада R_вх=U_вх/i_вх

За основной электрод, от которого отсчитываются напряжения, в данной схеме принимается база. Эмиттерная цепь – входная, а коллекторная – выходная.

Отсюда K_iб=i_вых/i_вх=i_k/i_э=α , где i_k – ток коллектора, i_э – ток эмиттера.

Соотношение между токами эмиттера, коллектора и базы для схемы с общей базой: i_э=i_k+i_б, где i_б – ток базы.

Входящее в выражение для коэффициента усиления по напряжению входное сопротивление для этой схемы оказывается равным R_вхб=U_эб/i_э=R_эб. Это сопротивление открытого p-n-перехода. R_эб~ 10-100 Ом.

В усилителях на транзисторах сопротивление коллекторного перехода R_H>> сопротивления слоя базы R_б>> сопротивления эмиттерного перехода R_э. Поэтому K_U>1.

В соответствии с условными положительными направлениями напряжений нетрудно установить, что сигналы на входе и на выходе схемы с общей базой совпадают по фазе.

7,8,9. Схема включения транзистора с общим эмиттером и её коэффициенты.

Наиболее часто используют схему с общим эмиттером, с помощью которой возможно осуществить усиление по току, по напряжению и наибольшее по сравнению с другими схемам усиление по мощности. У схемы ОЭ малое входное сопротивление, порядка сотен Ом.

Во многих справочниках по транзисторам даётся коэффициент усиления по току для схемы ОЭ: β=i_k/i_б. β~10-100.

Связь β c α можно выразить из системы: α=i_k/i_э β=α/(1-α),

i_э=i_k+i_б или α=β/(1+ β)

За основной электрод, от которого отсчитываются напряжения, в данной схеме принимается эмиттер. Цепь базы – входная, а коллекторная цепь– выходная.

Тогда коэффициент усиления по току K_iэ=i_k/i_б=β=α/(1-α).

Так какα~0.91-0.99, коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером оказывается больше 1 эта схема может быть использована для усиления тока.

Выражение для коэффициента усиления по напряжению для этой схемы:

K_uэ=U_вых/U_вх=i_kR_Hэ/(i_бR_вхэ)=β R_Hэ/R_вхэ.

Входное сопротивление в этой схеме: R_вхэ=U_вх/i_вх=U_эб/i_б

Выразим ток базы через ток эмиттера: i_б=i_э(1-α)

Подставим в выражение для входного сопротивления: R_вхэ= U_эб/i_э(1-α)=R_эб/(1-α)=R_эб(1+ β)

Тогда K_Uэ=βR_Hэ/(1+ β)R_эб=α R_Hэ/ R_эб.

СопротивлениеR_эб открытого перехода обычно << нагрузочного сопротивления R_Hэ, поэтому K_Uэ>1 схема ОЭ может быть использована и для усиления напряжения.

Коэффициент усиления по мощности:

K_pэ=K_iэK_Uэ=β²R_Hэ/(1+ β)R_Эб=α² R_Hэ/(1-α)R_Эб.

Если проанализировать это выражение, то можно доказать, что схема ОЭ может быть использована и для усиления мощности.

При этом в соответствии с условным положительным направлением напряжение в схеме ОЭ входной и выходной сигналы находятся в противофазе, то есть сдвинуты относительно друг друга на угол, равный 180⁰.