3 Каскад с общей базой

Усилительный каскад с общей базой (то есть, каскад, у которого источник сигнала включен между эмиттером и базой, а нагрузка – между коллектором и базой) носит название повторителя тока. Повторителем тока называют усилитель с коэффициентом усиления по току K_i = 1. Повторители тока, не обеспечивая усиления по току, имеют достаточно высокий коэффициент усиления по напряжению и, следовательно, по мощности.

Типовая схема повторителя тока на биполярном транзисторе (каскад с ОБ) приведена на рисунке 8.

Р исунок 8

В схеме с ОБ транзистор не обеспечивает усиления по току, что является главным недостатком данной схемы. Кроме этого, большое усиление по напряжению получается лишь в том случае, когда сопротивление нагрузки транзистора больше его входного сопротивления, что не всегда приемлемо. Поэтому схема с ОБ в каскадах предварительного усиления применяется реже, чем схема с ОЭ.

Однако схема с ОБ имеет и преимущества по сравнению со схемой ОЭ. Полоса пропускания в каскаде с ОБ, шире, чем в каскаде с ОЭ. Кроме этого каскад с ОБ не инвертирует входного сигнала.

Эквивалентная схема каскада имеет вид:

Р исунок 9

Основные параметры каскада будут определяться следующими соотношениями

Входное сопротивление

где h_21б () = 0,95 … 0,998, значения дифференциального сопротивления r_э, как правило, не превышают несколько десятков Ом, поэтому входное сопротивление каскада с ОБ как минимум в 1 + h_21Э меньше, чем для схемы с ОЭ.

В дальнейшем при определении параметров усилительных каскадов наряду с дифференциальными (h-параметрами) будут использоваться физические параметры биполярного транзистора, поэтому необходимо установить связь между ними и указать примерное их значение:

где _Т = 26 мВ – температурный потенциал, а численные значения даны для транзисторов малой и средней мощности.

Выходное сопротивление

Коэффициент усиления по напряжению (при условии R_г = 0)

Из последнего выражения следует, что т. к.  < 1, то для обеспечения высокого значения К_u необходимо, чтобы каскад работал на высокоомную нагрузку. Если нагрузкой каскада с ОБ будет следующий аналогичный каскад, то согласно приведенному выражению К_u < 1.

Коэффициент усиления по току 

При R_К >> R_Н - K_I  .

Из выражения следует, что для схемы с об коэффициент усиления тока всегда меньше единицы.

Как видно из схемы, каскад охвачен глубокой отрицательной обратной связью по току, поскольку выходной коллекторный ток полностью протекает через входную эмиттерную цепь. Благодаря этому повторитель тока по схеме с общей базой имеет очень низкое входное сопротивление, практически рав­ное r_Э.

Низкоомный вход повторителя тока по схеме с общей базой имеет ряд пре­имуществ:

• уменьшаются частотные искажения, связанные с наличием входной емкости каскада;

• более эффективно используется источник сигнала, который практически работает в режиме короткого замыкания;

• глубокая отрицательная обратная связь приводит к увеличению выходного сопротивления и снижению выходной емкости;

• нейтрализуется паразитная обратная связь через проходную емкость С_кб;

• входной сигнал передается на выход без переворота по фазе.