1.2.12 Усилительный каскад по схеме с общей базой

Усилительный каскад на биполярном транзисторе, вклю­ченном по схеме с общей базой, может использовать один или два источника питания. Рассмотрим каскад с ОБ с одним источником питания, принципиальная схема которого приведена на рис. 1.28, а. В этом каскаде для создания оптимального тока ба­зы в режиме покоя , обеспечивающего работу усилительного каскада на линейном участке входной характеристики, служат резисторы и . Конденсатор имеет в полосе пропускания усилителя сопротивление значительно меньше , и падение на­пряжения на нем от переменной составляющей тока мало, поэто­му можно считать, что по переменной составляющей тока база соединена с общей точкой усилительного каскада. Входное на­пряжение подается между эмиттером и базой через разделитель­ный конденсатор . Выходное напряжение снимается между коллектором и базой через разделительный конденсатор . Резистор служит для прохождения постоянной составляющей тока эмиттера и для того, чтобы не шунтировало входное сопротив­ление каскада, оно на два-три порядка выше этого сопротивления.

Рисунок 1.28Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы усилительного каскада в схеме с ОБ

При подаче на вход рассматриваемого каска­да положительной полу­волны входного сигнала ток и эмиттера, и кол­лектора будет умень­шаться. Это приводит к уменьшению падения напряжения на и увеличению напряже­ния , что вызывает формирование положи­тельной полуволны вы­ходного напряжения . Полярности вход­ного и выходного на­пряжений совпадают, схема не инвертирует входной сигнал.

Анализ работы уси­лительного каскада с общей базой по вход­ным и выходным харак­теристикам проводится аналогично анализу ра­боты каскада с ОЭ. Вы­ходные характеристики транзистора в схеме с ОБ более линейны, чем в схеме с ОЭ, поэтому нелинейные искажения в этом случае меньше.

Расчет параметров усилительного каскада с ОБ по перемен­ному сигналу в области средних частот проводится по эквива­лентной схеме, представленной на рис. 1.28, б. На ней не пока­заны разделительные конденсаторы , и конденсатор , с помощью которого заземляется база транзистора по переменно­му току, так как их номиналы выбраны такими, что емкостные сопротивления даже в области низких частот невелики и при анализе их можно не учитывать.

Входное сопротивление каскада определяется как парал­лельное соединение и входного сопротивления транзистора:

. (2.41)

Согласно выражению (2.41), входное сопротивление каска­да определяется преимущественно сопротивлением эмиттерной области транзистора и составляет 10...50 Ом. Малое входное сопротивление каскада является существенным недостатком. Каскад сОБ создает большую нагрузку для источника входного сигнала.

Выходное сопротивление каскада с ОБ определяется, как и у каскада с ОЭ, сопротивлением резистора . При небольшом его значении ( )

.(2.42)

и составляет единицы-десятки кОм. Если соизмеримо с ,то _.

Коэффициент усиления по току рассчитывается, как в кас­каде с ОЭ. По переменной составляющей ток коллектора связан с током эмиттера следующей зависимостью: Входной сигнал поступает в цепь эмиттера транзистора, поэтому усиление по току меньше единицы и определяется выражением

(2.43)

Это является другим существенным недостатком каскада с ОБ.

Коэффициент усиления по напряжению определяется с по­мощью эквивалентной схемы каскада по переменному сигналу как отношение амплитуды выходного сигнала к амплитуде вход­ного сигнала и имеет вид

(2.44)

Коэффициент усиления по напряжению каскада сОБ суще­ственно зависит от сопротивления нагрузки и внутреннего сопро­тивления источника сигнала. При и достаточно большом коэффициент усиления по напряжению каскада ОБ приближа­ется к величине каскада ОЭ. Если же использовать последова­тельное соединение нескольких каскадов сОБ, то нагрузкой пре­дыдущего каскада является очень малое входное сопротивление последующего, в связи с этим получить большой коэффициент усиления по напряжению не удается.

Коэффициент частотных искажений для области НЧ в кас­каде ОБ определяется влиянием разделительных конденсаторов , и рассчитывается по тем же формулам, что и для схемы с ОЭ. Общий коэффициент равен

дБ.

Наибольшие частотные искажения вносятся входной цепью, ибо где — выходное сопротивление предыдущего каскада.

Коэффициент частотных искажений в области ВЧ определя­ется, как и в схеме ОЭ, он значительно меньше, чем в каскаде с ОЭ. Каскад с ОБ характеризуется: малым входным сопротивле­нием (десятки Ом); относительно высоким выходным сопротивле­нием (единицы-десятки кОм); коэффициентом усиления по току меньшим единицы; коэффициентом усиления по напряжению, зависящим от сопротивления нагрузки; малыми нелинейными искажениями.