1.2.13 Усилительный каскад с общим коллектором (эмиттерный повторитель)

Схема усилительного каскада с ОК приведена на рис. 1.29, а. Резистор, с которого снимается выходное напряже­ние, включен в эмиттерную цепь. Коллектор через очень малое внутреннее сопротивление источника питания по пере­менному сигналу (емкость источника питания велика) соединен с землей, значит, вывод коллектора является общим длявходной и вы­ходной цепей усилителя.

Рисунок 1.29 Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы усилительного каскада в схеме с ОК (эмиттерный повторитель)

Для каскада с ОК спра­ведливо равенство

(2.45)

Если выходное напряже­ние значительно боль­ше напряжения , то оно приблизительно равно вход­ному. В связи с этим каскад с ОК называют эмиттерным повторителем. Этот каскад относится к усилителям с глубокой отрицательной ОС по напряжению.

В режиме покоя, т.е. при , резисторы и задают начальный ток смещения. Его значения выбирают таким, чтобы рабочая точка в режиме покоя находилась примерно посереди­не линейного участка входной характеристики. Разделительные кон­денсаторы и выполняют те же функции, что и в каскаде с ОЭ.

В каскаде с ОК напряжение входного переменного сигнала подается между базой и коллектором (общей точкой) через разде­лительный конденсатор . Выходное напряжение, равное па­дению напряжения на резисторе от переменной составляющей эмиттерного тока, снимается между эмиттером и коллектором через конденсатор связи . Расчет каскада по постоянному то­ку проводят по аналогии с каскадом с ОЭ. Анализ каскада по пе­ременному сигналу проводят с помощью эквивалентной схемы, представленной на рис.1.29, б.

_{Входное сопротивление каскада ОК определяется парал}­лельным соединением резисторов и сопротивлением вход­ной цепи транзистора _:

(2.46)

Входное сопротивление цепи транзистора равно

(2.47)

Анализ выражений (2.46) и (2.47) показывает, что сопро­тивление входной цепи транзистора и входное сопротивление каскада с ОК больше, чем в схеме с ОЭ. В практических схемах достигает 200...300 кОм. Причем входное сопротивление не остается постоянным, а зависит от сопротивления нагрузки. Для его увеличения часто не включают в схему резистор . Высокое входное сопротивление является одним из главных преимуществ каскада с ОК. Это требуется в случае применения каскада в каче­стве согласующего устройства при работе от источника входного сигнала с большим внутренним сопротивлением.

Выходное сопротивление каскада с ОК представляет собой сопротивление схемы со стороны эмиттера и определяется как

(2.48)

Выходное сопротивление каскада с ОК мало, порядка 10...50 Ом, и сильно зависит от внутреннего сопротивления ис­точника сигнала. Малое выходное сопротивление очень важно при использовании каскада в качестве согласующего устройства для работы на низкоомную нагрузку.

Коэффициент усиления по току в каскаде с ОК определяет­ся следующим образом:

_(2.49)

где

Следовательно, равен:

_(2.50)

Анализ выражения показывает, что каскад с ОК имеет ко­эффициент усиления по току больше, чем каскады с ОЭ и ОБ.

Коэффициент усиления по напряжению каскада с ОК отно­сительно входного генератора равен

_(2.51)

Коэффициент усиления по напряжению каскада сОК меньше единицы,поэтому его часто называют коэффициентом передачи напряжения.

Эмиттерный повторитель обычно применяют для согласова­ния высокоомного источника усиливаемого сигнала с низкоомным нагрузочным устройством. Температурная стабилизация в каскаде ОК обеспечивается резистором .

Каскад с ОК характеризуется: высоким входным сопротив­лением (сотни кОм), зависящим от сопротивления нагрузки; низким выходным сопротивлением (несколько Ом), зависящим от внутреннего сопротивления источника сигнала; высоким коэффи­циентом усиления по току; коэффициентом усиления по напря­жению, меньшим единицы; совпадением по фазе входного и вы­ходного напряжений.