5.1.6. Представление усилителя с оэ в виде двух независимых усилителей: с передаточной проводимостью и с передаточным сопротивлением

Рассмотрим схему усилителя с коэффициент усиления которого определяется выражением . Левая часть усилителя (без нагрузки) может быть охарактеризована как управляемый источник тока, имеющий крутизну ВАХ , и названа усилителем с передаточной проводимостью, или крутизной, – S. Правая часть схемы усилителя (нагрузка R_Н) может рассматриваться как усилитель с передаточным сопротивлением, который преобразует ток в напряжение. Такой подход позволяет проектировать левую и правую части схемы отдельно друг от друга.

Рис. 5.9. Представление усилителя с ОЭ в виде двух независимых усилителей: с передаточной проводимостью и с передаточным сопротивлением

При этом общий коэффициент усиления будет равен . Для данной схемы R_Н = 10 к, S = 1 мА/В, а К_U = S R_H = 1 (мА/В) 10 к = 10, что соответствует .

5.1.7. Предельный коэффициент усиления схемы усилителя с оэ

Увеличения коэффициента усиления можно достичь за счет уменьшения эмиттерного сопротивления. В пределе при мы имеем усилитель с заземленным эмиттером, для которого ожидается . Но реально коэффициент усиления в данной схеме не удается получить больше 400. При этом возникают нелинейные искажения в выходном сигнале, схема сильно зависит от температуры и имеет склонность к насыщению. Эти явления не объясняются простейшей моделью транзистора, которая удовлетворительно работает лишь при небольших коэффициентах усиления и небольших входных сигналах.

Рис. 5.10. Достижение максимального коэффициента усиления в схеме с ОЭ путем заземления эмиттера

5.2. Модель Эберса – Молла для транзисторных схем

Суть модели Эберса – Молла заключается в том, что ток коллектора представляется функцией напряжения U_БЭ: . При этом зависимость имеет вид – уравнение Эберса – Молла, которое описывает физические процессы, происходящие в транзисторе. Величина U_Т определяется выражением , где К – постоянная Больцмана, Т – абсолютная температура, q – заряд электрона, – ток насыщения, который является функцией от температуры и определяет температурные зависимости транзистора, причем . Зависимость тока коллектора от напряжения U_БЭ наблюдается в широком диапазоне токов и напряжений. Ток базы связан с током коллектора выражением , причем .

Из уравнения Эберса – Молла следуют практические правила:

1. Ток коллектора возрастает в 10 раз при увеличении напряжения U_БЭ примерно на 60 мВ.

2. Необходимо учитывать собственное сопротивление эмиттера. Определяя из уравнения Эберса – Молла U_БЭ, , и учитывая, что при , , найдем собственное сопротивление эмиттера: . Если I_К определяется в мА, то выражением собственное сопротивление эмиттера оценивается в Ом.

3. Необходимо учитывать температурную зависимость U_БЭ. Действительно, так как , то . Из уравнения Эберса – Молла следует, что U_БЭ уменьшается примерно на 2,1 мВ/С. В грубом приближении можно считать, что .

4. Необходимо учитывать зависимость . Данная зависимость носит название эффекта Эрли. При этом наблюдается . Поскольку то I_К в меньшей степени, но все-таки зависит от изменения U_КЭ.