27. Усилительный каскад с оэ: принципиальная схема, эквивалентная схема в области средних частот, назначение элементов, работа каскада, основные технические характеристики.

Параметры усилителя (коэффициенты усиления по току , напряжению и мощности ; входное и выходное сопротивления) определяются с использованием аналитического метода, при котором на основе малосигнальной эквивалентной схемы транзистора строится эквивалентное представление каска­да по переменному току и проводится его расчет (рис. 1.25).

Рисунок 1.25 Эквивалентная схема усилительного каскада в схеме с ОЭ в диапазоне средних частот

Расчет параметров каскада производится для области средних частот усиления, где зависимость параметров от частоты минимальна и не учитывается в расчетах. Сопротивле­ния конденсаторов очень малы иими можно пренебречь.

Резистор зашунтирован конденсатором и на эквивалентной схеме не учитывается. При переменном токе сопротивление ис­точника питания близко к нулю, поэтому верхний вывод резисто­ров на схеме замещения соединяется с выводом эмиттера.

Цепь базы транзистора представлена на эквивалентной схе­ме объемным сопротивлением активной области базы , состав­ляющим единицы-сотни Ом. Эмиттерный переход представлен дифференциальным сопротивлением , лежащим в пределах единиц-десятков Ом. Закрытый коллекторный переход представлен дифференциальным сопротивлением , составляющим сотни кОм.

Входное сопротивление каскада представляет собой сопро­тивление параллельного соединения резисторов и сопро­тивления входной цепи транзистора ( , ):

(2.29)

Сопротивление входной цепи транзистора определяется как . Учитывая, что через сопротивление протекает ток , а через сопротивление — ток , получим:

Тогда входное сопротивление усилительного каскада определяет­ся выражением

2.30)

Значение для каскада с ОЭ составляет сотни Ом или единицы кОм.

Если резистор в схеме (рис. 2.15) не зашунтирован по переменному току конденсатором , то последовательно с в эквивалентной схеме усилителя необходимо включать сопротив­ление . Входное сопротивление в этом случае определяется вы­ражением

(2.31)

Сравнение выражений (2.30) и (2.31) показывает, что введение отрицательной обратной связи по переменному току значительно увеличивает входное сопротивление усилительного каскада, а включение низкоомного делителя , улучшающе­го температурную стабильность усилителя, значительно снижает его входное сопротивление.

Выходное сопротивлениеусилительного каскада определя­ется со стороны выходных зажимов при отключенной нагрузке и нулевом входном сигнале . Из эквивалентной схемы (рис. 1.25) видно, что выходное сопротивление каскада определя­ется параллельным включением сопротивления и выходные сопротивлением самого транзистора, близким по величине к

Обычно и считается, что выходное сопротивление определяется сопротивлением резистора и составляет единицы кОм.

Коэффициент усиления по напряжению каскада определя­ется как отношение выходного напряжения на нагрузке к ЭДС источника сигнала . Значение определяется выраже­нием где знак минус указывает на то, что выходное напряжение находится в противофазе с входным. Ток базы определяется выражением

тогда

(2.32)

Анализ выражения (2.32) показывает, что коэффициент усиления каскада по напряжению тем больше, чем больше вы­ходное сопротивление каскада по сравнению с и чем больше статический коэффициент

В идеальном усилителе напряжения ( ), который работает в режиме холостого хода ( ), коэффициент усиления будет максимальным и равным:

(2.33)

Коэффициент усиления по току определяется отношением тока в нагрузке ко входному току Ток в базе и ток в нагрузке определяются следующими выражениями:

(2.34)

Подставив полученные соотношения в выражение для ко­эффициента усиления по току, получим:

(2.35)

В идеальном усилителе тока ( ), который работает в режиме короткого замыкания ( ), имеем .