3.4 Усилительный каскад с общей базой

Принципиальная схема каскада ОБ приведена на рисунке 3.4.1. Потенциал базы транзистора зафиксирован делителем напряжения R_Б1, R_Б2. Входной сигнал подается на R_Э, следовательно, U_RЭ = U_ВХ. Управляющим напряжением по-прежнему остается U_БЭ, и, как видно из рисунка оно равно

. (3.4.1)

Таким образом,U_БЭ изменяется противофазно входному сигналу (временные диаграммы усилителя ОБ приведены на рисунке 3.42). И поскольку напряжение на коллекторе будет инвертироваться еще раз, переменная составляющая выходного напряжения совпадает по фазе со входным сигналом. Действительно, при поступлении на вход положительной полуволны U_RЭ возрастает, следовательно, U_БЭ уменьшается, что приводит к призакрыванию транзистора. Ток в коллекторной цепи транзистора уменьшается, следовательно и падение напряжения на R_К уменьшается, что приводит к росту потенциала коллектора и выходного напряжения. Следует отметить, что выходной ток (ток коллектора), приблизительно равен входному, из-за чего усилитель ОБ называют повторителем тока. Для снижения влияния пульсаций питающего напряжения на работу усилителя и подавления паразитной обратной связи по шине питания стабилизируют потенциал базы транзистора с помощью конденсатора С_Б . Разделительные конденсаторы С_Р1, С_Р2 выполняют такую же функцию, что и в предыдущих схемах.

Малосигнальная эквивалентная схема каскада, необходимая для определения параметров, приведена на рис. 3.4.3.

Параллельное соединение сопротивлений R_К и R_Н обозначается, как и в каскаде ОЭ, величиной R_КН.

1. Входное сопротивление.

Входное сопротивление транзистора между тачками 0-О"

(3.4.2)

Если учесть соотношения (3.3.15), то

(3.4.3)

Входное сопротивление усилительного каскада (между точками 1 -1')

(3.4.4)

В каскаде ОБ величина R_ВХ.Т мала и составляет десятки Ом. Поэтому обычно R_ВХ.Т << R_Э и, следовательно,

(3.4.5)

2. Коэффициенты усиления ЭДС и напряжения. Коэффициент усиления ЭДС

(3.4.6)

При R_ВХ.Т << R_Э , что равносильно равенству i_ВХ = i_Э, а также учитывая (3.2.15), можно записать

(3.4.7)

Сравнивая (3.4.7) и (3.2.21), можно заметить, что при одинаковых параметрах каскадов ОБ и ОЭ К_еОБ < К_eОЭ. Обычно К_еОБ <10. Малое значение К_еОБ в каскаде ОБ обусловлено весьма малым входным сопротивлением транзистора и, следовательно, более сильным влиянием сопротивления R_Г, на коэффициент усиления К_е.

Коэффициент усиления напряжения

(3.4.8)

При одинаковых параметрах каскадов ОБ и ОЭ К_UОБ < К_UОЭ.

3. Коэффициент усиления тока. Из эквивалентной схемы

рис. 3.4.3 можно записать i_КR_КН = i_ВЫХR_Н и i_ЭR_ВХ.Т = i_ВХR_ВХ . С учетом (3.2.15), (3.2.16) и (3.4.4), можно записать

(3.4.9)

Коэффициент усиления тока достигает максимального значения при R_К >> R_Н и R_Э >> R_ВХ.Т

4. Коэффициент усиления мощности. Обычно К_U>1, К_i ≈ α ≈ 1. Поэтому К_P = К_U К_i = К_е >1. Однако b усилителе ОБ коэффициент усиления мощности меньше, чем в усилителе ОЭ.

5. Выходное сопротивление. Как и для каскада ОЭ, выходное сопротивление состоит из параллельного соединения сопротивления R_К и выходного сопротивления транзистора R_ВЫХ.Т

(3.4.10)

Выходное сопротивление транзистора

(3.4.11)

Так как R_К <<r_К то

(3.4.12)

Из сравнения (3.4.11) и (3.4.12) с аналогичными выражениями для усилителя ОЭ следует, что выходные сопротивления каскадов ОБ и ОЭ при одинаковых параметрах элементов схемы (R_К) примерно одинаковы, а выходное сопротивление транзистора в каскаде ОБ значительно больше, чем в каскаде ОЭ.

Таким образом, каскад ОБ усиливает сигнал по напряжению имощности (К_е>1, К_U>1, К_P>1), не усиливает по току (К_i<1), имеет малое входное сопротивление (десятки Ом) и большое выходное сопротивление.Из-за этого использование усилителя ОБ в многокаскадных усилителях без специальных мер согласования малоэффективно. Для согласования каскадов ОБ, входящих в состав многокаскадного усилителя, можно включить между ними каскады ОК. Усилитель ОБ используется как составная часть каскодного усилителя, схема которого будет рассмотрена ниже.