2. Расчет по переменному току.

Расчет основан на замене транзистора и всего каскада его схемой замещения по переменному току. Схема замещения каскада ОЭ приведена на Рис 3.2.1.2.1, где транзистор представлен его схемой замещения в физических параметрах

Расчет производится для области средних частот, где зависимость параметров от частоты не учитывается, а сопротивление конденсаторов и источника питания принимается равным нулю.

Определим входное сопротивление каскада R_ВХ :

Поскольку внутреннее сопротивление источника тока (Рис 3.2.1.2.1) велико, а имеем

или

поделив левую и правую части уравнения на ток I_Б, находим

Подсчитав в первом приближении R_BXпо величинеr_BXс учетом возможных значенийr_Э, r_Б, иβ(дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода r_Э рассчитывают как

объемное сопротивление базы (r_Б>r_Э) r_Б ≈100…400 Ом; величинаβ> 20…50 )и при условииR₁ ||R₂ (2…5)r_ВХ, получаем, что входное сопротивление каскада ОЭ не превышает 1 – 3 кОм.

Для определения коэффициента усиления каскада по току Κ_I = I_Н / I_ВХ выразим токI_HчерезI_ВX. С этой целью вначале определим токI_БчерезI_BX:

При определении тока I_HчерезI_Бможно не учитывать сопротивлениеr_Э, весьма малое по сравнению с сопротивлениями элементов выходной цепи:

С учетом выражения имеем

Подставив полученное соотношение в выражение для коэффициента усиления по току, находим

Видно, что коэффициент K_Iпропорционален коэффициентуβтранзистора и зависит от шунтирующего действия входного делителя и значений сопротивленийR_K,R_Н. Соотношение подтверждает сказанное ранее о необходимости выбораR₁||R₂>r_BXи выполнения условияR_K > R_H. Для ориентировочной оценкиK_Iможно принятьR_BX ≈r_BXиТогда выражение принимает вид

Таким образом, каскад ОЭ обладает довольно значительным коэффициентом усиления по току, стремящимся в пределе прик коэффициенту передачи тока транзистораβ.

Коэффициент усиления каскада по напряжению К_U =U_ВЫХ /E_Гможно найти, выразив напряжение на нагрузке через ток нагрузкиU_H = I_E R_H, а напряжение источника – через входной ток каскада:

.

Подставив в соотношение находим

В соответствии с выражением можно заключить, что коэффициент усиления каскада по напряжению тем больше, чем выше коэффициент βтранзистора и сопротивление выходной цепи каскада по сравнению с сопротивлением входной цепи. В частности, коэффициент усиления по напряжению возрастает с уменьшением внутреннего сопротивления источника сигнала. КоэффициентК_U в схеме ОЭ составляет 20 – 100.

Усилительный каскад ОЭосуществляет поворот по фазе на 180°выходного напряжения относительно входного.Инверсия фазы выходного напряжения в каскаде ОЭ иногда учитывается знаком « – » в выражениях дляΚ_U.

Коэффициент усиления по мощности К_P = Р_ВЫХ / Р_ВХ= K_U K_I в схеме ОЭ составляет (0,2…5)10³.

Выходное сопротивление каскада рассчитывают относительно его выходных зажимов:

Посколькувыходное сопротивление каскада ОЭ определяется величинойR_K.

2. Усилительный каскад ок (Эмиттерный повторитель)

Усилительный каскад с общим коллектором ОК называют так потому, что коллекторныйвывод транзистора по переменному току является общим электродом для входной и выходной цепей каскада. Схему называют также эмиттерным повторителем вследствие того, что ее выходное напряжение, снимаемое с эмиттера транзистора, близко по величине ко входному напряжению (u_{Н =} u_ВХ +u_БЭ ≈u_ВХ) и совпадает с ним по фазе.

Принципиальная схема усилительного каскада и схема замещения представлены на Рис 3.2.2.1.

Резистор R_Эв схеме выполняет ту же функцию, что и резисторR_Kв схеме ОЭ, – создание изменяющегося напряжения в выходной цепи за счет протекания в ней тока, управляемого по цепи базы. Функция конденсатораС_р2сводится к передаче в нагрузку переменной составляющей выходного сигнала. РезисторыR₁R₂предназначены для задания режима покоя каскада. Для повышения входного сопротивления резистор.R₂в схему часто не вводят.

Расчет каскада по постоянному току проводят по аналогии со схемой ОЭ.