2.7. КАСКАД С ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ

В § 2.4, 2.6 было указано, что соотношения между и , характерные для усилительных каскадов с ОЭ, не обеспечивают условия получения максимального усиления по напряжению, для выполнения которого необходимо, чтобы . Из-за малости усилители потребляют от источника сигнала заметную мощность. Большое значение Квых не позволяет осуществлять работу каскада на низкоомную нагрузку из-за потерь сигнала на .

В каскаде с общим коллектором (ОК) достигаются высокие значения при низких . Но за это преимущество в жертву приносится другой параметр: в схеме с ОК . Каскад с ОК не усиливает сигнала по напряжению, а используется лишь как вспомогательный каскад, связывающий схему с ОЭ с маломощным источником сигнала велико), либо с низкоомной нагрузкой ( мало). Несмотря на вспомогательную роль, выполняемую схемой с ОК в усилителях, применяется этот каскад достаточно часто.

Схема каскада с ОК приведена на рис. 2.13, с. Коллектор транзистора подключен к источнику питания . В эмиттерную цепь введен резистор , создающий ООС, стабилизирующую точку покоя.

Рис. 2.13. Каскад с общим коллектором (а) и его схема замещения по переменной составляющей (б)

Нагрузка подключается к эмиттерной цепи. В классе усиления А на вход подаются входное напряжение и напряжение смещения (реальные схемы выполнения входной цепи рассмотрены в § 2.5).

Источник сигнала присоединен между базой и общим проводом, нагрузка — между эмиттером и общим проводом. Общий провод через источник питания который имеет нулевое сопротивление для переменных составляющих, связан с коллектором. Поэтому схема и получила название — каскад с ОК, другое ее название эмиттерный повторитель.

В режиме покоя . Напряжение вызывает ток базы в эмиттерной цепи пойдет . создающий падение напряжения на . Для того чтобы в режиме покоя , необходимо в цепь нагрузки ввести источник компенсирующего напряжения (реальные схемы выполнения выходной цепи рассмотрены в § 2.5). В режиме покоя к эмиттерному переходу транзистора приложено напряжение .

При подаче входного сигнала токи и напряжения транзистора получат приращения. При положительном (или отрицательном) входном сигнале токи базы и эмиттера увеличатся (или соответственно уменьшатся), возрастет (уменьшится) падение напряжения на . Приращение напряжения на нем соответствует выходному сигналу, который будет положительным (отрицательным). Полярность входного и выходного сигналов в схеме с ОК совпадают, каскад является неинвертирующим усилителем. К эмиттерному переходу транзистора приложено управляющее напряжение . Сигнал ывых подается на вход как сигнал ООС: . Так как при работе транзистора и всегда положительно, то .

Для расчета усилительных параметров каскада построим схему замещения в соответствии с правилами, изложенными в § 2.4. Схема замещения каскада с ОК приведена на рис. . Находим основные усилительные параметры:

1. Входное сопротивление . Обойдем входную цепь каскада .

При большом достигает величин порядка Ом.

2, Коэффициент усиления по напряжению в режиме холостого хода .

По закону Ома выразим напряжения через токи

но так как обычно

3. Выходное сопротивление находим по теореме об эквивалентном генераторе, для этого положим (т. е. закоротим источник ). противление между выходными выводами при приложении напряжения

тогда из схемы замещения . В результате получим

В каскадах с ОК Ом.

Остальные усилительные параметры могут быть найдены по . В каскаде с ОК достижимы значения

Поскольку управляющий сигнал в схеме с ОК мал, искажения формы передаваемого сигнала наблюдаются лишь при достаточно больших входных напряжениях, когда амплитуда сигнала составляет . Название эмиттерный повторитель закрепилось за каскадом с ОК именно потому, что он передает сигнал с коэффициентом близким к 1 и не искажает его формы. Как будет показано ниже, качества, присущие каскаду с ОК, характерны для усилителей с цепью ООС по напряжению.