5.2.1. Усилитель с заземленным эмиттером

В данном усилителе потенциал эмиттера U_Э = 0. Регулируя сопротивление R₂, изменяем U_БЭ и добиваемся значения тока покоя I_OK = 1 мА с целью получения U_К = 0,5U_КК = 10 В при R_К = 10 к.

При данном токе покоя сопротивление эмиттерного перехода , и его надо учитывать при определении коэффициента усиления . Поэтому коэффициент усиления будет равен: , поскольку R_Э = 0.

Сопротивление со стороны базы транзистора: Таким образом, схема имеет высокий , однако низкое входное сопротивление.

Рис. 5.11. Усилитель с заземленным эмиттером

5.2.2. Нелинейные искажения в схеме с заземленным эмиттером

Нелинейные искажения связаны с тем, что коллекторный ток изменяется при изменении входного сигнала. Рассмотрим два крайних случая:

1. Транзистор открыт (режим насыщения), следовательно, U_К = 0 и для рассматриваемой схемы коллекторный ток увеличивается до I_К = 2 мА. При этом сопротивление эмиттерного перехода r_Э = 12,5 Ом, а коэффициент усиления К_U = 800.

2. Транзистор закрыт (режим отсечки), следовательно, ток коллектора I_К = 0 мА, сопротивление эмиттерного перехода r_Э→∞, коэффициент усиления К_U  = 0.

Таким образом, диапазон изменения тока I_К = [0…2], а диапазон изменения коэффициента усиления К_U = [0…800]. В результате для больших значений входного сигнала коэффициент усиления значительно больше, чем для малых.

Это можно проиллюстрировать следующей логической цепочкой: U_ВХ↓→U_БЭ↓→I_K↓→ ↑→ ↓

и, наоборот,

U_ВХ↑→U_БЭ↑→I_K↑→ ↓→ ↑.

На рис. 5.12 показан линейно изменяющийся входной сигнал U_ВХ с нелинейными искажениями.

Рис. 5.12. Нелинейные искажения в усилителе с заземленным эмиттером

5.2.3. Эмиттерный резистор в качестве элемента отрицательной обратной связи (оос)

Часто схему усилителя с общим эмиттером называют схемой с отрицательной обратной связью (ООС) в цепи эмиттера. ООС – это процесс передачи части выходного сигнала обратно на вход и вычитание ее из входного сигнала. Она уменьшает усиление, но ведет к более стабильной работе схемы.

Покажем наличие ООС в цепи эмиттера. Действительно, и . Таким образом, увеличение величины эмиттерного резистора приводит к уменьшению U_БЭ и а также к уменьшению коэффициента усиления схемы.

Рис. 5.13. Обратная связь в цепи эмиттера

5.3. Способы задания стабильного смещения усилителя с оэ

Существуют три способа решения проблемы стабилизации режима и задания смещения:

1. с помощью шунтируемого резистора;

2. с помощью согласованного транзистора;

3. с помощью ООС по постоянному току.

5.3.1. Использование шунтируемого резистора

Рассмотрим рис. 5.14. Сохранить стабильное постоянное напряжение на эмиттере U_Э, относительно которого любые изменения U_БЭ будут несущественными, и одновременно получить достаточно большой коэффициент усиления удается путем шунтирования эмиттерного резистора R_Э конденсатором С_Э, импеданс которого в полосе рабочих частот весьма мал. В результате в полосе рабочих частот коэффициент усиления .

Рис. 5.14. Схема усилителя с шунтируемым резистором в цепи эмиттера

Стабильное смещение обеспечивается выбором R_Э при соблюдении условия U_Э ≈ 0,1U_К. Для получения большого величина С_Э выбирается из условия при ω = ω_Н, где ω_Н – нижняя граничная частота диапазона усилителя. Так, например, часто рекомендуется выбирать , тогда , так как и .

Для создания усилителя с заданным коэффициентом усиления удобно использовать дополнительный резистор в эмиттерной цепи. В такой схеме . На практике рекомендуется выбирать , и если , то .

Рис. 5.15. Вариант схемы усилителя с шунтируемым дополнительным резистором в цепи эмиттера