Для аналитического описания зависимости Iк отUбэ, часто используют
параметр S=ΔIк/ΔUбЭ, который называется крутизной. Крутизна имеет размерность ампер/вольт, ее название связано с очень редко встречающимся в справочниках "сквозными" вольтамперными характеристиками транзисторов.
Итак,
Uвых=φк-φэ=φк=Е-IкRк=Е-SUбЭRк=Е-SRк(Uвх=+Uвх≈)=Е-SRкUвх=-SRкUвх≈
Первые два слагаемых (Е-SRкUвх=) представляют собой некое постоянное напряжение Uвых= т.е. Uвых=Uвых=+Uвых≈, где Uвых≈=-SRкUвх≈.
Таким образом, в схеме с общим-эмиттером, при подаче переменного сигнала на базу транзистора, обеспечивается формирование на коллекторе такого же переменного сигнала, отличающегося от входного знаком (т.е. имеет место сдвиг фазы, в схеме, равный 180°), и амплитудой. Коэффициент передачи схемы по напряжению:
КU=│ Uвых≈/ Uвх≈│=SRК
Отметим, что использование такого параметра, как крутизна, удобно лишь для объяснения процессов в схеме. В справочниках величина S не приводится, зато обычно имеются входные и выходные вольтамперные характеристики (зависимости Iб от UбЭ и IК от UКЭ, соответственно).
Остановимся еще на некоторых моментах. Во-первых, следует обсудить функциональное назначение емкостей Ср1 и Ср2. Эти емкости представляют собой элементарные фильтры высоких частот, обеспечивающие развязку последовательно соединенных схем по постоянному сигналу. Допустим, что усилитель построен по двухкаскадной схеме, т. е. состоит из двух схем с общим эмиттером (выход первой схемы соединен с входом второй). В этом случае, очевидно, надо без потерь передать переменный сигнал с коллектора транзистора первой схемы на базу транзистора второй схемы. Проще всего это можно было бы сделать, соединив электроды двух транзисторов накоротко. Но ведь как напряжение на базе, так и напряжение на коллекторе содержат не только переменные, но и постоянные составляющие, причём разные:
φб==Uвх=≡E(Rб2/(Rб1+Rб2)),
φк==Uвых==E-SRкφб=
Элементом, который пропускает переменный ток, но не пропускает постоянный, является емкость. Именно емкость Ср, называемая разделительной, установленная между двумя каскадами, обеспечивает соблюдение требуемых соотношений:
Uвх2≈=Uвых1≈
Uвх2=≠Uвых1=
(здесь индекс "1" относится к первому каскаду усиления, "2" - ко второму). Теперь оговорим, какими параметрами и характеристиками обладает схема с общим эмиттером.
1.Коэффициент передачи (усиления) по напряжению КU=SRК обычно достигает единиц-десятков раз.
2. Коэффициент передачи по току Кi, равен отношению выходного тока к входному. Выходным электродом является коллектор, входным - база, поэтому Кi=Iк/Iб. Но Iб<<IЭ, а IК≈IЭ, отсюда Кi>>1.
3. Коэффициент передачи по мощности Кр=КUКi, как следствие, весьма значителен.
4. Сдвиг фаз в схеме равен 180°.
5. Входное сопротивление RВХопределяется параллельным соединением сопротивленийRб1,Rб2и эквивалентного сопротивления р-n-перехода эмиттер-база:rбЭ=Iб/UбЭ. Обычно значенияRб1иRб2, необходимые для обеспечения нормальной работы схемы, составляют единицы-десятки килоом, такой же порядок имеет иrбЭ(из-за малостиIб). Таким образом, схема имеет относительно небольшое входное сопротивление (единицы килоом).
6. Выходное сопротивление ненагруженной схемы RВЫХ определяется в первую очередь значением сопротивления RК (сотни ом-единицы килоом), а также эквивалентным сопротивлением транзистора rКЭ=IК/UКЭ/IК (обычно порядок rКЭ - килоомы).
7. Амплитудная характеристика UВЫХ=F(UВХ) имеет линейный участок с наклоном α=arctgKU, ограниченный сверху значением UВЫХ≡E (т. е. максимальный входной сигнал, который можно передать без нелинейных искажений, имеет амплитуду UВХ m=E/K).
8. Амплитудно-частотная характеристика КU=КU(f) , где f-частота, имеет на средних частотах равномерный участок, параллельный оси частот. На низких частотах, где емкости СР1 и СР2 еще не являются короткими замыканиями, и часть сигнала падает на них, АЧХ имеет спад. Спад АЧХ имеет место и на высоких частотах, но там он вызван шунтирующим действием паразитных емкостей Спар (Спар, в частности, "включены" параллельно RК), а также снижением усилительных свойств транзистора с частотой (снижением S).
9. Фазочастотная характеристика Δφ= Δφ(f). Сдвиг фаз Δφ =180° обеспечивается только на средних частотах. На низких частотах из-за вклада Ср1 и Ср2 он больше, на высоких частотах из-за наличия Спар меньше.
Типовые амплитудная, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики схемы с общим эмиттером приведены на рис. 2.2 (кривые 1).