5.4. Резонансный усилитель с общим эмиттером

Схема резонансного усилителя показана на рис.23. Нагрузкой каскада является параллельныйLCконтур. Следует иметь в виду, что параллельно контуру включены также паразитные емкости:С_в - межвитковая емкость катушки,С_м– емкость монтажа,С_кэ– выходная емкость транзистора иС_н– паразитная емкость нагрузки. Поэтому общая емкость контура равнаС^=С_к+С_в+С_м+С_кэ+С_н. Импеданс контураZимеет максимум на резонансной частотеf₀. На рис.24 изображены резонансные кривые двух контуров, имеющих различные добротностиQ. На резонансной частоте сопротивление контура является чисто активным. Поскольку коэффициент усиления каскада пропорционален сопротивление его нагрузки, то частотная характеристика резонансного усилителя повторяет форму резонансной кривой контура (см. рис.10а).

6. Усилитель с общим коллектором

Принципиальная схема усилительного каскада с общим коллектором (ОК)  приведена на рис.25. Для упрощения рассуждений будем считать, что напряжение питанияЕ=10В. Входной сигнал подается на базу транзистора, а выходной – снимается с эмиттера. В режиме покоя постоянное напряжение на эмиттереU_э0=I_э0R_эустанавливается примерно равным половине напряжения питания Е=10В, т.е. 5В. При этом напряжение покоя набазе транзистораU_бэ=U_бU_э0.6В, для кремниевого транзистора. Таким образом, по постоянному напряжению схема охвачена стопроцентной ООС. По переменному напряжению также имеется стопроцентная ООС, и все выходное напряжение подается на вход усилителя последовательно и в противофазе с входным сигналом. Выходное напряжение немного меньше входного и схема не дает усиления по напряжениюК_U=U_вых/U_вхблизко, но немного меньше единицы.

Схема с ОК обладает существенным усилением по току К_I=I_э/I_б= (I_к+I_б)/I_б=h_21э+1. Поэтому схема усиливает мощность входного сигнала, хотя и в меньшей степени, чем схема с ОЭ.

При подаче на базу транзистора положительного напряжения базовый ток увеличивается, что приводит к увеличению эмиттерного тока и, соответствено, выходного напряжения U_вых=I_эR_э. Таким образом, выходное напряжение каскада с ОК находится в фазе с входным напряжением. Усилитель с ОК, у которого коэффициент усиления близок к единице, часто называют эмиттерным повторителем, так как напряжение на его выходе по величине и фазе повторяет напряжение на входе.

Усилитель с ОК имеет более высокое входное сопротивление и более низкое выходное сопротивление по сравнению с каскадом с ОЭ. Подробные расчеты приведены в [1] на страницах 277-280. Обычно R_вх=200300 кОм, аR_вых=100200 Ом.

Усилитель с ОК обладает более широкой полосой пропускания по сравнению с усилителем с ОЭ в области верхних частот. Как уже было сказано выше, снижение усиления на верхних частотах происходит вследствие шунтирования сопротивления нагрузки паразитными емкостями. Поскольку в усилителях с ОК и ОЭ паразитные емкости примерно одинаковы, а выходное сопротивление усилителя с ОК значительно меньше, чем усилителя с ОЭ, то и шунтирующее действие выходного сопротивления усилителя с ОК происходит на значительно больших частотах, чем для усилителя с ОЭ.

7. Усилитель с общий базой

Принципиальная схема усилительного каскада с общей базой (ОБ) показана на рис.26. Здесь входной сигнал подается на сопротивлениеR_э, включенное в цепи эмиттера, а выходной сигнал снимается с коллектора транзистора. База транзистора через конденсаторС₂подключается к общему проводу для входной и выходной цепей. Входным током является ток эмиттера I_э, а выходным – ток коллектора I_к. Из формулыI_к=I_эследует, что коэффициент усиления по токуK_I=1. При этом выходной ток изменяется в фазе с входным током, и выходное напряжение находится в фазе с входным напряжением.

Для правильной работы усилителя сопротивление R_э выбирают небольшим, порядка сотни – нескольких сотен Ом, например 200Ом, аR_квыбирают большим, порядка единиц – десятков кОм, например,R_к=10кОм. В этом случае коэффициент усиления по напряжениюK_U=U_вых/U_вх=I_кR_к/I_эR_э=I_эR_к/I_эR_эR_к/R_э=10кОм/200Ом=50, примерно такой же, как у каскада с ОЭ.

В усилителе с ОБ имеется 100% параллельная отрицательная обратная связь по току. Наличие ООС расширяет полосу пропускания в области высоких частот, поэтому схема с ОБ используется в качестве усилителя напряжения на высоких частотах. Широкое применение нашли также резонансные усилители с ОБ, обладающие высокой устойчивостью работы.