26. Включение биполярного транзистора по схеме с общим коллектором 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 данном включении коллектор является общим (по отношению к сигналу) для входа и выхода. Сигнал подаётся между базой и коллектором, а снимается между эмиттером и коллектором (рис. 3.11).

В этой схеме постоянный ток I_0Б базы протекает от +Е_0Б через Е₁, R₁, переход база-эмиттер, сопротивление нагрузки R₂ к -E_0Б. Постоянный ток коллектора I_0К протекает от +E_0К через коллектор, эмиттер, сопротивление R₂ к -E_0К. Входной ток i_Б протекает от (+)E₁ через R₁, базу, эмиттер, R₂, источник E_0Б к (-)E1. Выходной ток i_К течёт от эмиттера через R₂, E_0К, коллектор, эмиттер. В цепи эмиттера ток коллектора всегда имеет такое же направление, как и ток базы. Следовательно, выходной ток, протекая через сопротивление R₁, сверху вниз создаёт на нём падение напряжения u₂ с плюсом вверху и минусом внизу. Сравнивая полярность входного сигнала и напряжения u₂, видим, что схема с ОК не переворачивает фазу усиливаемого сигнала.

Коэффициент усиления по напряжению, равный отношению напряжения u₂ = u_ЭК к входному напряжению u_БК, для схемы ОК всегда меньше единицы, т.к. u_БК=u_БЭ+ u_ЭК:

Коэффициент усиления по току

оказывается практически таким же, как и в схеме с ОЭ.

Коэффициент усиления по мощности для схемы с ОК, равный произведению К_К на К_iK, заметно превышает единицу, но оказывается меньше, чем для схемы с ОЭ.

Входное сопротивление для схемы с ОК существенно зависит от сопротивления нагрузки и оказывается значительно больше, чем в других схемахвключения транзистора. Для определения входного сопротивления поделим входное напряжение u₁ = u_БК на входной ток i_Б:

Входное сопротивление схемы с ОК может достигать нескольких МОм.

Выходное сопротивление схемы с ОК оказывается наименьшим для трёх схем включения и существенно зависит от сопротивления источника сигнала. Для определения выходного сопротивления подадим на выходные зажимы напряжение u_ЭК, исключив при этом из схемы источник сигнала Е₁, но сохранив его внутреннее сопротивление R₁. Теперь для выходного сопротивления можно записать

Выходное сопротивление схемы может находиться в пределах от нескольких Ом до сотен Ом.

Сравнивая параметры схемы с ОК с аналогичными для схемы с ОЭ, видим, что в схеме с ОК уменьшился коэффициент усиления по напряжению, выросло входное сопротивление и появилась его зависимость от величины нагрузки, уменьшилось выходное сопротивление и стала очень заметной его зависимость от сопротивления источника сигнала.

Благодаря наличию отрицательной обратной связи частотная характеристика для этой схемы значительно расширяется и ограничивается частотой верхнего среза.

Зависимость входного сопротивления от частоты представлена на рис. 3.14. На низких частотах Z_ВХ определяется выражением (3.28) и оказывается весьма значительным благодаря влиянию обратной связи. С ростом частоты выше f₁ ухудшаются частотные свойства транзистора, уменьшается глубина ОС, и входное сопротивление падает. На частотах, превышающих f₂, входное сопротивление стремится к величине r_Б', так как ОС уже не действует, а величина сопротивления ёмкости C_К становится близкой к короткому замыканию.

Выходное сопротивление Z_ВЫХ на низких частотах оказывается малой величиной из-за влияния ООС по напряжению и определяется выражением (3.29). В диапазоне частот выше f₁ глубина ОС уменьшается, а выходное сопротивление растёт, что позволяет говорить о индуктивном характере Z_ВЫХ (рис. 3.15).

Нелинейные искажения в схеме с ОК благодаря наличию ООС намного меньше, чем в схеме с ОЭ. Этот выигрыш особенно заметен при малых значениях сопротивления источника сигнала R₁ (см. рис. 3.6). В этом случае создаются наиболее благоприятные условия для действия последовательной по входу обратной связи. С ростом R₁ глубина последовательной ООС уменьшается, и нелинейные искажения растут, приближаясь к уровню, характерному для схемы с ОЭ.

Следует отметить, что схему с ОК часто называют эмиттерным повторителем за то, что сигнал на выходе почти не отличается от сигнала на входе (коэффициент передачи близок к единице, сигнал на входе и выходной сигнал имеют одинаковую фазу, искажения формы сигнала практически отсутствуют).