25. Включение биполярного транзистора по схеме с общей базой

Большинство активных элементов имеют по три основных электрода: эмитирующий, управляющий и собирающий. Для биполярного транзистора такими электродами являются эмиттер, база и коллектор. При включении такого активного элемента в схему четырёхполюсника один из его электродов оказывается общим для входной и выходной цепи. Названием этого электрода, являющегося общим для входа и выхода, определяется схема включения активного элемента.

В рассматриваемом включении база транзистора является общим электродом для входной и выходной цепей. Входной сигнал действует между эмиттером и базой, а выходной – между коллектором и базой (рис. 3.7).

Постоянные токи I_0Э, I_0K, I_0Б, протекающие в схеме (см. рис. 3.7), определяются типом транзистора и полярностью источников Е_0Б и Е_0К. Постоянный ток базы I_0Б протекает от +Е_0Б через базу, эмиттер, источник сигнала Е₁, R₁, к -Е_0Б. Постоянный ток коллектора I_0К течет от +E_0К через сопротивление R₂ участок коллектор–эмиттер транзистора, источник сигнала Е₁, R₁ к –E_0К. Мгновенные значения переменных токов задаются источником сигнала Е₁. Переменный ток эмиттера i_Э течёт от (+)Е₁ через R₁ к эмиттеру. В эмиттере этот ток разветвляется на базовую i_Б и коллекторную i_K составляющие. Базовая составляющая протекает от эмиттера к базе, далее через Е0Б к (–)Е₁. Коллекторная часть тока течёт от эмиттера в коллектор, далее через сопротивление R₂, источник Е_0К к (–)Е₁. Коллекторный ток, протекая по сопротивлению R₂, создаёт на нём падение напряжения u₂ c плюсом вверху и минусом внизу. Сравнивая полярности напряжения u₂ и ЭДС Е₁, делаем вывод, что схема с ОБ не изменяет полярность усиливаемого сигнала.

Коэффициент усиления по напряжению для схемы с ОБ равен отношению выходного напряжения u₂ = u_КБ к входному u₁ = u_БЭ. Анализируя внешний контур схемы рис.3.7, можно записать u_КБ = u_БЭ + u_КЭ. Теперь

где К – коэффициент усиления по напряжению схемы с ОЭ. Из (3.23) следует, что схема с ОБ обладает практически таким же усилением по напряжению, как и схема с ОЭ.

Коэффициент усиления по току:

где h₂₁ = i_К/i_Б – коэффициент усиления по току схемы с ОЭ.

Коэффициент усиления по мощности, равный произведению K_Б на K_iБ, для схемы с ОБ значительно больше единицы, но меньше, чем для схемы с ОЭ.

Входное сопротивление транзистора, включённого по схеме с ОБ, оказывается существенно меньше, чем в схеме с ОЭ (из-за большого входного тока i_Э):

Для случая, когда R₂→0, выражение (3.23) может быть переписано в виде

где h₁₁ и h₂₁ – параметры схемы с ОЭ.

Величина входного сопротивления для схемы с общей базой лежит в пределах нескольких Ом или десятков Ом для маломощных транзисторов и может быть меньше Ома для мощных.

Выходное сопротивление в схеме с ОБ зависит от сопротивления источника сигнала и заметно превышает выходное сопротивление схемы с ОЭ.

Благодаря малому входному сопротивлению влияние входной динамической емкости в каскаде с транзистором, включенным по схеме с общей базой, оказывается существенно меньшим и проявляется на более высоких частотах, чем в каскаде на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером. Полоса пропускания каскада с ОБ получается значительно шире, чем в каскаде с ОЭ.

Наличие обратной связи в схеме с ОБ позволяет получить более высокую частоту среза в области верхних частот, чем в схеме с ОЭ. Частота верхнего среза для сквозного коэффициента усиления существенно зависит от сопротивлений R₁ и R₂, влияющих на глубину обратной связи. Известно, что глубина обратной связи по току растёт с уменьшением сопротивления нагрузки R₂. Для параллельной по входу ОС увеличение сопротивления R₁ также ведёт к росту глубины обратной связи. При увеличении сопротивления R₂ обратная связь по току перестаёт действовать (уменьшается её глубина), и частотные свойства схемы с ОБ приближаются к частотным свойствам схемы с ОЭ. Аналогичные явления наблюдаются в схеме (см. рис. 3.7) при уменьшении сопротивления R₁.

Влияние ОС в схеме с ОБ сказывается также на зависимости входного сопротивления от частоты.

На низких частотах входное сопротивление оказывается существенно меньшим, чем в схеме с ОЭ (см. 3.25а). Максимальное снижение входного сопротивления достигается, если сопротивление нагрузки стремится к нулю.

С ростом частоты глубина ОС уменьшается из-за ухудшения усилительных свойств транзистора и входное сопротивление схемы растёт, стремясь к величине r_б'

(рис. 3.10). Благодаря существованию отрицательной ОС нелинейные искажения в схеме с ОБ в общем случае оказываются меньшими, чем в схеме с ОЭ, что особенно заметно при увеличении внутреннего сопротивления источника сигнала R1 (см. рис. 3.6, кривая ОБ).

Уменьшение R₁ приводит к снижению глубины параллельной по входу ОС, уровень нелинейных искажений возрастает и при R₁ = 0 (ОС не действует) становится таким же, как и в схеме с ОЭ.