011 схема с общим колектором.

1, 2, < страница >3 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,
ОГЛАВЛЕНИЕ
страница 3 Схема с общим коллектором (эмиттерный повторитель).
Принципиальная схема приведена на Рис. 3.14.

Рис. 3.14 Принципиальная схема усилителя на биполярном транзисторе, включенного по схеме с общим коллектором.

Расчет схемы по постоянному току.
  Режим работы схемы по постоянному току определяется элементами: RЭ, RБ, EК и параметрами транзистора. Аналогично, как и для схемы с общим эмиттером, выходную и входную цепи можно описать следующими системами уравнений:

  Т. к. IЭ=IК+IБ, а IБ<<IК, то уравнение (1) можно записать в виде: . Как и для схемы с ОЭ (см. Рис. 3.15) построим нагрузочную линию (1) соответствующую первой системе:

  Рис. 3.15 а) определение режима работы по постоянному току на выходных характеристиках транзистора, б) на входных характеристиках транзистора. По аналогии со схемой с ОЭ выбираем точку покоя "О", и определяем значения сопротивлений RЭ и RБ (см. Рис. 3.15).

Расчет по переменному току.   Представим схему замещения усилителя с ОК для расчета каскада по переменному току (см. Рис. 3.16.), при этом примем следующие допущения:
— зажимы "+" и "-" источника питания по переменному току считаем однопотенциальными, за счет низкого внутреннего сопротивления источника питания;
— при определении основных характеристик усилителя считаем, что усилитель работает в области средних звуковых частот, следовательно сопротивлениями разделительных конденсаторов СР1 и СР2 можно пренебречь, как и влиянием емкости СНΣ.

Рис. 3.16 Схема замещения усилителя с ОК.
  Определение коэффициента усиления усилителя по напряжению.
Расстановка знаков UВх, UВых, источника IБ·h 21Э/h 22Э и IК выполнена в соответствии с методикой, приведенной в разделе 3.2.
Схему замещения (Рис. 3.16) можно описать уравнением:

  Поскольку знаменатель KU больше числителя, то KU<1. при правельно спроектированном каскаде KU=0.9÷0.99.
  Т.к. KU=1 то UВх=UВых, поэтому усилитель по схеме с ОК называют эмиттерным повторителем, поскольку выходной сигнал повторяет входной по фазе и амплитуде.
  Определение входного сопротивления усилителя. Входной ток транзистора можно описать следующим выражением:

Следовательно, входное сопротивление транзистора можно определить как:

Исходя из этого, входное сопротивление усилителя определяется выражением:
RВх.Ус=RВх.Tp.
Т.к. KU=(0.9÷0.99), то RВх.Тр=(10÷100)·h 11Э,следовательно RВх.Ус=(10÷100кОм).
Следовательно, схема с ОК обладает самым высоким входным сопротивлением, и ее применение необходимо если используется источник сигнала с высоким внутренним сопротивлением.

Определение коэффициента усиления по току.
Коэффициент усиления по току можно определить как отношение выходного тока ко входному:

Поскольку допустимые значения RН порядка единиц кОм – сотен Ом, то Ki>>1 и составляет порядка десятков – сотен.

Определение выходного сопротивления.
Для определения выходного сопротивления повторителя, воспользуемся методикой, изложенной в разделе 3.2. модель каскада приведена на Рис. 3.17. С учетом того, что RВн<<RВх, замыкание активного источника ЭДС произведем вместе с его внутренним сопротивлением.

Рис 3.17 – Модель эмиттерного повторителя для определения Rвых.
Для согласования модели с реальной схемой, предположим, что напряжение получило приращение как показано на Рис.3.17 ("+" – к эмиттеру, "-" – к общей шине). Под действием этого напряжения и источника ЭДС будут протекать токи IБ и IKв направлениях, показанных на Рис. 3.17. Установим фактическое направление тока IК. Ток - течет с эмиттера в базу, тем самым открывает транзистор (транзистор p-n-p), следовательно, ток коллектора получает положительное приращение. Таким образом, направление тока коллектора в модели соответствует направлению реального тока, значит знак перед величиной источника
IБ·h 21Э/h 22Э будет положительным.. Для тока коллектора можно записать следующее выражение:

IОбщ=IK+IБ, но т.к. IБ<<IK получим, что IОбщ=IK, следовательно выходное сопротивление транзистора можно определить как:

так как h 11Э·h 22Э<<h 21Э, то получим Для типовых значений этих параметров маломощных транзисторов получим RВых.Тр порядка десятков Ом.
Полное выходное сопротивление эмиттерного повторителя будет равно: RВых.Пов=RВых.Тр||RЭ=RВых.Тр, т.к. RЭ обычно много больше RВых.Тр.

Выводы: Схема с общим коллектором обладает самым низким выходным и самым высоким входным сопротивлениями из 3х схем включения транзистора. Поэтому такая схема применяется как согласующий каскад между источниками входных сигналов с высоким RВн и низкоомной нагрузкой. Данная схема обладает самым высоким коэффициентом усиления по току Ki, однако не усиливает напряжение (KU=1), поэтому ее называют эмиттерным повторителем, т.к. выходной сигнал повторяет входной как по фазе так и по амплитуде. Схема с общим коллектором применяется в качестве входных и выходных каскадов для обеспечения большого входного и малого выходного сопротивлений усилителя. Также применяется в качестве согласующего каскада между усилительными каскадами ОБ – ОБ или ОБ – ОЭ.

Используются технологии uCoz