§ 4.6. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ

Усилительные каскады с общей базой (ОБ) (рис. 4.26, а) используют реже, чем каскады с общим эмиттером и общим коллектором.

На рис. 4.26, б представлена упрощенная эквивалентная схема для области средних частот. Так как сопротивление резистора имеет значение на порядок больше входного сопротивления каскада , в малосигнальной эквивалентной схеме оно опущено. При выводе уравнений также будем пренебрегать сопротивлением , потому что оно достаточно велико ( Ом).

Рис. 4.26. Усилительный каскад с общей базой (а) и его упрощенная эквивалентная схема для области средних частот (б)

Статический режим работы каскада ничем не отличается от рассмотренного в § 4.3, 4.4, так как ток коллектора задан потенциалом базы и резистором При этом следует отметить, что в схемах, применяемых на практике, ток коллектора задается с помощью резистивного делителя напряжения в цепи базы. Поэтому с точки зрения режима большого сигнала каскады с ОБ, как правило, ничем не отличаются от каскадов с ОЭ. При этом по переменному току цепь базы «заземляют», соединяя ее с общей шиной через конденсатор большой емкости. В режиме малого сигнала каскад на рис. 4.26, а и каскады, используемые на практике, полностью эквивалентны.

Как следует из эквивалентной схемы, Преобразовав это уравнение, получим выражение для входного сопротивления каскада

Так как , то мало. Можно считать, что входное сопротивление определяется значением сопротивления гэдиф. Следовательно, входное сопротивление каскада чрезвычайно мало (практически не превышает нескольких десятков Ом) и по меньшей мере в Раз ниже входного сопротивления каскада с ОЭ.

Выходное сопротивление как и у каскада с ОЭ определяется значением резистора при небольшом его значении

Если соизмеримо с , то

(4.152)

Так как , то максимальное выходное сопротивление у каскада с ОБ в раз больше, чем у каскада с ОЭ.

Коэффициент усиления по напряжению

(4.153)

Этот коэффициент существенно зависит от сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника сигнала. Для получения высокого значения коэффициента усиления необходимо, чтобы было достаточно велико.

Если сопротивлением нагрузки является входное сопротивление следующего каскада с ОБ, полностью аналогичного предыдущему, коэффициент усиления по напряжению будет меньше единицы:

Для получения значительного усиления от рассматриваемого каскада необходимо, чтобы он работал на высокое сопротивление нагрузки, что можно получить с помощью согласующего трансформатора.

Из упрощенной эквивалентной системы следует, что коэффициент усиления по току

(4-154)

где .

Отсюда

(4.155)

Коэффициент усиления току не может превышать значений и всегда меньше единицы (в схеме с ОЭ он значительно больше единицы). Существенной особенностью каскада с ОБ является то, что он не изменяет фазу усиливаемого сигнала, так как знаки приращений входного и выходного сигналов одинаковы.

Внутренняя обратная связь, которая также существует при данной схеме включения, будет не отрицательной, как в схеме с ОЭ, а положительной. Это обусловлено тем, что одна часть тока от генератора протекая через , уменьшает падение напряжения на этом сопротивлении, а другая, проходя через резистор , увеличивает входной ток и соответственно коэффициент усиления. Учесть обратную связь можно способом, аналогичным примененному при анализе схемы с ОЭ, т. е. введя коэффициент внутренней обратной связи :

Частотные и переходные характеристики каскада с ОБ значительно лучше соответствующих характеристик каскада с ОЭ. Это объясняется тем, что постоянная времени коэффициента приблизительно в Раз меньше постоянной времени для схемы с ОЭ, емкость коллекторного перехода также приблизительно в Раз меньше .

Влияние разделительных конденсаторов на частотные характеристики полностью аналогично рассмотренному § 4.5.

Усилительные каскады с ОБ, как правило, используют для работы на повышенных частотах и для усиления импульсных сигналов, где необходима хорошая переходная характеристика каскада.

Нелинейные искажения в каскаде с ОБ меньше, чем в каскаде с ОЭ. Это обусловлено значительно меньшим изменением коэффициента при изменении тока, протекающего через транзистор.

Таким образом, каскад с ОБ характеризуется: 1) малыми нелинейными искажениями; 2) хорошими частотными и переходными характеристиками; 3) низким входным (десятки Ом) и высоким выходным (единицы — десятки ) сопротивлениями; 4) коэффициентом усиления по току, меньшим единицы ; 5) коэффициентом усиления по напряжению, зависящим от сопротивления нагрузки.