11.5. Эмиттерный и истоковый повторители

Эмиттерный и истоковый повторители представляют собой усилители тока и мощности, выполненные на транзисторах по схеме с ОК (ОС), охваченные 100%-ной последовательной ООС. Основные свойства этих каскадов близки, а существующие отличия обусловлены несовпадением характеристик используемых транзисторов.

Типовые схемы эмиттерного и истокового повторителей приведены на рис.11.14 а, б.

Рис.11.14. Схемы эмиттерного (а) и стокового (б) повторителей

Ниже рассмотрим схему эмиттерного повторителя (ЭП), отмечая для истокового повторителя только его характерные особенности.

Сопротивление нагрузки включается в эмиттерную цепь транзистора. ЭП обладает повышенным входными и пониженным выходным сопротивлениями. Его входное и выходные напряжения совпадают по фазе и незначительно отличаются по величине. Отмеченные свойства ЭП позволяют использовать его для согласования (разделения) высокоомного источника сигнала и низкоомной нагрузки.

ЭП можно рассматривать как усилительный каскад с ОЭ, у которого R_К = 0, а резистор в цепи эмиттера не зашунтирован конденсатором. В этом случае все выходное напряжение, выделяемое на сопротивлении в цепи эмиттера, последовательно вводится во входную цепь усилителя, где вычитается из напряжения входного сигнала U_ВХ, снижая его. В схеме действует 100%-ая последовательная ООС по напряжению, увеличивающая входное и уменьшающая выходное сопротивление ЭП.

В отличие от усилителя с общим эмиттером, ЭП не инвертирует входной сигнал. Действительно, если к входу эмиттерного повторителя приложить увеличивающееся по уровню напряжение, то это приведет к увеличению эмиттерного тока транзистора и соответствующему увеличению его выходного напряжения. Поэтому входной и выходной сигналы в схеме будут изменяться в одинаковой фазе.

Рассмотрим основные характеристики каскада. Для определения коэффициента усиления по напряжению воспользуемся основным выражением для коэффициента передачи усилителя с цепью ООС. Тогда, имея коэффициент обратной связи β_U = 1, получим

К_UЭП = К_U / (1 + К_U β_U) = К_U / (1 + K_U) < 1. (11.13)

Для реальных схем входное сопротивление каскада

R_ВХ = β R_Э, (11.14)

где β – коэффициент усиления транзистора по току.

Не обладая усилением по напряжению, ЭП обладает значительным усилением по току:

К_IЭП = β + 1. (11.15)

Следствием этого является значительное усиление по мощности (К_Р ≈ К_I).

Частотные свойства ЭП (как и каскада с общим эмиттером) полностью определяются частотными свойствами применяемого транзистора. Однако на практике данный каскад является более высокочастотным, что является следствием 100%-ой ООС.

Основные свойства истокового повторителя аналогичны свойствам ЭП:

К_UИП < 1;

R_ВХ≈ R_З – велико; (11.16)

R_ВЫХ ≈1 / S – мало.

Частотные свойства истокового повторителя существенно лучше частотных свойств каскада с общим истоком. Причина этого та же, что и в схеме ЭП – 100%-ная ООС.

Следует отметить, что цепь затвора в схеме на рис. 11.14, б шунтирована резистором, поэтому не удается реализовать свойственное полевому транзистору большое входное сопротивление. Для реализации этой возможности необходимо применять МОП транзисторы со встроенным каналом, имеющие возможность работать без смещения.