А. Красько - Схемотехника аналоговых электронных устройств

При подаче на эмиттер положительной полуволны синусоидального входного сигнала будет уменьшаться ток эмиттера, а, следовательно, и ток коллектора. В результате падение напряжение на R к уменьшится, а напряжение на коллекторе увеличится, т.е. произойдет формирование положительной полуволны выходного синусоидального напряжения. Таким образом, каскад с ОБ не инвертирует входной сигнал.

Анализ работы усилительного каскада с ОБ по входным и выходным динамическим характеристикам можно провести аналогично разделу 2.5.

Для расчета параметров каскада с ОБ по переменному току используем методику раздела 2.3, а БТ представлять моделью предложенной в разделе 2.4.1.

Представим каскад с ОБ схемами для областей СЧ, ВЧ и НЧ (рисунок 2.25 а,б,в):

Рисунок 2.25. Схемы каскада с ОБ для СЧ, ВЧ и НЧ

Проведя анализ, получим для области СЧ :

K 0= S 0 R экв ,

где R экв ≈ R к ∥ R н ;

g вх = ( S 0+ g) + G э ≈ S 0,

где G э = 1/ R э , обычно S 0>> g и G э .

g вых ≈ g = 1/ R к .

Эти соотношения получены в предположении, что низкочастотное значение внутренней проводимости транзистора g 22э много меньше g к и g н . Это условие (если не будет оговорено особо) будет действовать и при дальнейшем анализе усилительных каскадов на БТ. Такое допущение справедливо потому, что БТ является токовым прибором и особенно эффективен при работе на низкоомную нагрузку.

В области ВЧ получим:

,

где τ в — постоянная времени каскада в области ВЧ, определяемая аналогично ОЭ.

,

где C вых — выходная емкость каскада, C вых = C кS 0 r б .

т.е. модуль входной проводимости уменьшается с ростом частоты, что позволяет сделать вывод об индуктивном характере входной проводимости каскада с ОБ на ВЧ. Количественно индуктивную составляющую входного импеданса можно оценить следующим образом:

L вхОБ = r б /2π f Tm

где m = (1,2…1,6).

Выражения для относительного коэффициента передачи Y в и коэффициента частотных искажений M в и соотношения для построения АЧХ и ФЧХ каскада с ОБ аналогичны приведенным в разделе 2.5 для каскада с ОЭ.

В области НЧ получим:

K н = K 0/(1 + 1/ jωτ н ),

где τ н — постоянная времени разделительной цепи в области НЧ.

Далее все так же, как для каскада с ОЭ, за исключением расчета базовой блокировочной цепи, постоянная времени которой приближенно оценивается следующей формулой:

τ нб ≈ C б / g ,

сопротивление БТ со стороны базы приблизительно равно 1/ g , а влиянием R 12можно пренебречь, обычно R 12>> 1/ g .

Схема каскада с ОК с эмиттерной схемой термостабилизацией приведена на рисунке 2.26.

Рисунок 2.26. Усилительный каскад с ОК

Схема для частот сигнала изображена на рисунке 2.27.

Рисунок 2.27. Схема каскада с ОК для частот сигнаа

Каскад с ОК называют еще "повторителем напряжения" или "эмиттерным повторителем", т.к. коэффициент передачи по напряжению этого каскада меньше единицы, что вытекает из его дальнейшего анализа.

При подаче на базу положительной полуволны входного синусоидального сигнала будет увеличиваться ток коллектора и, следовательно, ток эмиттера. В результате падение напряжения на Rэ увеличится, т.е. произойдет формирование положительной полуволны выходного напряжения. Таким образом, каскад с ОК не инвертирует входной сигнал.

Напряжение сигнала, приложенное к эмиттерному переходу, является разностью между U вх и U вых . Чем больше и U вых (при заданном U вх ), тем меньше окажется напряжение, приложенное к эмиттерному переходу, что будет приводить к уменьшению тока эмиттера и, соответственно, к уменьшению U вых , т.е. в каскаде с ОК проявляется действие ООС, причем 100%-ной.

Анализ работы усилительного каскада с ОК по входным и выходным динамическим характеристикам проводится как для ОЭ (см. раздел 2.5).

Для расчета параметров каскада с ОК по переменному току используем методику раздела 2.3, а БТ представлять моделью предложенной в разделе 2.4.1.

Представим каскад с ОК схемами для областей СЧ, ВЧ и НЧ (рисунок 2.28 а,б,в):

Рисунок 2.29. Схемы каскада с ОК для СЧ, ВЧ и НЧ

Проведя анализ, получим для области СЧ :

где R экв = R э ∥ R н , F = 1 + S 0 R экв — глубина ООС;

R вх = R 12∥ R вх T ,

где R вх T — входное сопротивление собственно транзистора,

R вх T = r б + (1 + H 21э)·( r э + Δ r+ R экв );

R вых = R 12∥ R вых T ,

где R вых T — выходное сопротивление собственно транзистора,

т.к. S 0>> g и при работе каскада от низкоомного источника сигнала (при этом R б = R 12∥ R г ) второе слагаемое оказывается существенно меньше первого. В целом

R вых ≈ 1/ S 0,

потому, что, как правило, R э >> 1/ S 0.

В области ВЧ получим:

где τ вОК — постоянная времени каскада в области ВЧ, τ вОК =(τ+ C нR экв )/ F ; τ — постоянная времени БТ.

Y вх ≈ 1/ R 12+ (1/ R вхT + jωC вх дин ),

где C вх дин = C к + C н /( H 21э+1), т.е. каскад с ОК имеет входную динамическую емкость меньшую, чем каскад с ОЭ;

т.е. модуль выходной проводимости уменьшается с ростом частоты, что позволяет сделать вывод об индуктивном характере выходной проводимости каскада с ОК на ВЧ. Количественно индуктивную составляющую выходного импеданса можно оценить следующим образом: