Особенности транзисторного генератора с общей базой (об) и его применение

Возможная схема транзисторного ГВВ с ОБ показана на рис.14.5. База является общим электродом для входной и выходной цепей генератора.

На относительно низких частотах, когда с инерционностью процессов в транзисторе можно не считаться, генератор с ОБ в сравнении с генератором по схеме с общим эмиттером (ОЭ) полностью аналогичен по принципу работы и энергетическим показателям ламповому генератору с ОС по сравнению с генератором с ОК.

Так как входным током в генераторе с ОБ является ток эмиттера i_Э = i_Б + i_К, который значительно больше тока базы i_Б, являющегося входным током в генераторе с ОЭ, то входное сопротивление и коэффициент усиления по мощности генератора с ОБ существенно меньше, чем генератора с ОЭ. В то же время в генераторе с ОБ за счёт проходной мощности возможно получение большей мощности в нагрузке.

Однако биполярные транзисторы являются существенно инерционными приборами и коэффициент усиления по мощности транзисторного генератора изменяется с частотой, причём на более высоких частотах у генератора с ОБ коэффициент усиления по мощности оказывается выше, чем у генератора с ОЭ.

В настоящей лекции мы ограничимся лишь соотношениями, которые демонстрируют зависимость коэффициента усиления по мощности транзисторного генератора от частоты.⁹

Коэффициент усиления по мощности ГВВ

где, применительно к транзисторному генератору, P_~ - колебательная мощность в нагрузке (контуре) коллекторной цепи транзистора, равная ; U_MK - амплитуда переменного (колебательного) напряжения на нагрузке (контуре); I_K1 - амплитуда первой гармоники коллекторного тока; P_ВОЗБ - мощность возбуждения, равная ; I_ВХ1- амплитуда первой гармоники входного тока: I_ВХ1 = I_Б1- в генераторе с ОЭ и I_ВХ1 = (I_Б1 + I_К1) - в генераторе с ОБ; I_Б1- амплитуда первой гармоники базового тока.

Учитывая приведенные выше соотношения, можно записать

,

где K_i - коэффициент усиления по току, K_u - коэффициент усиления по напряжению транзисторного генератора.

В генераторе с ОБ, как и в генераторе с ОС, возможно получение несколько большего значения K_u , чем в генераторе с ОЭ, но это различие невелико и можно считать K_u одинаковым в обеих схемах генераторов. Действительно, при работе транзисторов в одинаковом режиме в обеих схемах генераторов

Если K_{u ОЭ} >> 1, то можно считать K_{u ОБ} ≈ K_{u ОЭ} = K_u.

В генераторе с ОЭ

,

где - модуль коэффициента передачи по току транзистора при включении с ОЭ на частоте f; - значение коэффициента передачи по току транзистора при f → 0 (статический коэффициент передачи по току транзистора в схеме с общим эмиттером); - частота, на которой модуль коэффициента передачи по току транзистора при включении с ОЭ уменьшается в раз по сравнению со статическим коэффициентом .

В генераторе с общей базой

.

Таким образом, можно считать:

• в генераторе с ОЭ

;

• в генераторе с ОБ

.

Коэффициент усиления по напряжению K_u в транзисторном генераторе уменьшается с ростом частоты.

Действительно, амплитуда переменного напряжения на нагрузке (контуре)

.

С ростом частоты следует ожидать уменьшения коэффициента использования напряжения питания коллектора , а значит, и уменьшения . Требуемая амплитуда напряжения возбуждения U_МБ, напротив, будет расти с повышением частоты.

Поэтому в генераторе с ОБ коэффициент усиления по мощности также будет уменьшаться с ростом частоты, но в меньшей степени, чем в генераторе с ОЭ.

На рис.14.6 представлены зависимости K_P для генераторов с ОЭ и ОБ при и

Вблизи граничной частоты коэффициент усиления по мощности K_P генератора с ОЭ существенно снижается и при f > f_ГР становится меньше, чем у генератора с ОБ. Поэтому на высоких частотах вблизи f_ГР и выше схема генератора с ОЭ становится неэффективной и лучшие результаты получаются в генераторе с ОБ.

Генератор с ОЭ используется на частотах f < (0,2…0,3) f_ГР, где он обеспечивает существенно большее значение K_P. Генератор с ОБ используется с частот f > (0,2…0,3) f_ГР до частот (2…3) f_ГР, где он обеспечивает большее значение K_P, нежели генератор с ОЭ.

В силу большего постоянства коэффициента усиления по мощности схема генератора с ОБ находит применение в широкополосных транзисторных генераторах – усилителях мощности, где требуется равномерная амплитудно-частотная характеристика.

Практически схема с ОБ, как отмечалось в начале лекции, применяется в генераторах, начиная с частоты 1 ГГц. До этой частоты предпочтение отдаётся схеме с ОЭ.