снова становится активным и равным сопротивлению rБ'. Значения частот f1 и f2 можно определить из выражения для полного входного сопротивления ZВХ:

Значение частоты f1 соответствует полюсу приведенного выше уравнения, а частоты f2 – его нулю. Выражения для определения этих частот имеют вид

перехода и достигают заметной величины уже при сравнительно малом входном напряжении. Уровень искажений существен-

но зависит от сопротивления источника сигнала R1 [1]. По мере увеличения этого сопротивления нелинейные искажения сначала уменьшаются, достигают минимума и затем снова увеличиваются (рис. 3.6).

3.1.2. Включение биполярного транзистора по схеме с общей базой

В рассматриваемом включении база транзистора является общим электродом для входной и выходной цепей. Входной сигнал действует между эмиттером и базой, а выходной – между коллектором и базой (рис. 3.7).

70

где К – коэффициент усиления по напряжению схемы с ОЭ. Из (3.23) следует, что схема с ОБ обладает практически таким же усилением по напряжению, как и схема с ОЭ.

где h21 = iК/iБ – коэффициент усиления по току схемы с ОЭ.

Коэффициент усиления по мощности, равный произведению KБ на KiБ, для схемы с ОБ значительно больше единицы, но меньше, чем для схемы с ОЭ.

Входное сопротивление транзистора, включённого по схеме с ОБ, оказывается существенно меньше, чем в схеме с ОЭ (из-за большого входного тока iЭ):

где h11 и h21 – параметры схемы с ОЭ.

Величина входного сопротивления для схемы с общей базой лежит в пределах нескольких Ом или десятков Ом для маломощных транзисторов и может быть меньше Ома для мощных.

Выходное сопротивление в схеме с ОБ зависит от сопротивления источника сигнала и заметно превышает выходное сопротивление схемы с ОЭ.

Благодаря малому входному сопротивлению влияние входной динамической емкости в каскаде с транзистором, включенным по схеме с общей базой, оказывается существенно меньшим и проявляется на более высоких частотах, чем в каскаде на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером. Полоса пропускания каскада с ОБ получается значительно шире, чем в каскаде с ОЭ.

72

Полученные выше результаты можно легко объяснить, если представить схему с ОБ в виде схемы с ОЭ, охваченной 100 %-ой отрицательной обратной связью по току параллельной по входу (рис. 3.8).

73

Частотные свойства схемы с ОБ могут быть проанализированы с помощью эквивалентной схемы (см. рис. 3.9). Для построения этой схемы необходимо вписать между точками Э и Б входной цепи и точками К и Б выходной эквивалентную схему транзистора (см. рис. 3.2).

Рис. 3.9

Наличие обратной связи в схеме с ОБ позволяет получить более высокую частоту среза в области верхних частот, чем в схеме с ОЭ. Частота верхнего среза для сквозного коэффициента усиления существенно зависит от сопротивлений R1 и R2, влияющих на глубину обратной связи. Известно, что глубина обратной связи по току растёт с уменьшением сопротивления нагрузки R2. Для параллельной по входу ОС увеличение сопротивления R1 также ведёт к росту глубины обратной связи. При увеличении сопротивления R2 обратная связь по току перестаёт действовать (уменьшается её глубина), и частотные свойства схемы с ОБ приближаются к частотным свойствам схемы с ОЭ. Аналогичные явления наблюдаются в схеме (см. рис. 3.7) при уменьшении сопротивления R1.

Влияние ОС в схеме с ОБ сказывается также на зависимости входного сопротивления от частоты.

На низких частотах входное сопротивление оказывается существенно меньшим, чем в схеме с ОЭ (см. 3.25а). Максимальное снижение входного сопротивления достигается, если сопротивление нагрузки стремится к нулю.

75

(рис. 3.10). Благодаря существованию отрицательной ОС нелинейные искажения в схеме с

f

ОБ в общем случае оказываются меньшими, чем в схеме с ОЭ, что особенно заметно при увеличении внутреннего сопротивления источника сигнала R1 (см. рис. 3.6, кривая ОБ).

Уменьшение R1 приводит к снижению глубины параллельной по входу ОС, уровень нелинейных искажений возрастает и при R1 = 0 (ОС не действует) становится таким же, как и в схеме с ОЭ.

3.1.3.Включение биполярного транзистора по схеме с общим коллектором

Вданном включении коллектор является общим (по отношению к сигналу) для входа и выхода. Сигнал подаётся между базой и коллектором, а снимается между эмиттером и коллектором (рис. 3.11).

Вэтой схеме постоянный ток I0Б базы протекает от +Е0Б через Е1, R1, переход база-эмиттер, сопротивление нагрузки R2 к -E0Б. Постоянный ток коллектора I0К протекает от +E0К через коллектор, эмиттер, сопротивление R2 к -E0К. Входной ток iБ протекает от (+)E1 через R1, базу, эмиттер, R2, источник E0Б к (-)E1. Выходной ток iК течёт от эмиттера через R2, E0К, коллектор, эмиттер. В цепи эмиттера ток коллектора всегда имеет такое же направление, как и ток базы. Следовательно, выходной ток, протекая через сопротивление R1, сверху вниз создаёт на нём падение напряжения u2 с плюсом вверху и минусом внизу. Сравнивая полярность входного сигнала и напряжения u2, видим, что схема с ОК не переворачивает фазу усиливаемого сигнала.

Коэффициент усиления по напряжению, равный отношению напряжения u2 = uЭК к входному напряжению uБК, для схемы ОК всегда меньше единицы, так как uБК = uБЭ + uЭК:

76

его внутреннее сопротивление R1. Теперь для выходного сопротивления можно записать

Выходное сопротивление схемы может находиться в пределах от нескольких Ом до сотен Ом.

β

Рис. 3.12

Выражение для входной динамической емкости каскада с общим коллектором выводится так же, как и для входной динамической емкости, в схеме с общим эмиттером (см. рис. 3.4, (3.16 – 3.20)). При этом следует учесть, что в схеме с общим коллектором фаза сигнала не переворачивается. Пользуясь вышеуказанной методикой, получим выражение для входной динамической емкости каскада с общим коллектором:

78

Из последнего выражения следует, что входная динамическая емкость для схемы с общим коллектором существенно меньше, чем для схемы с общим эмиттером. Величина этой емкости стремится к значению СК по мере приближения коэффициента передачи схемы с общим коллектором к единице: (КК→1).

Сравнивая параметры схемы с ОК с аналогичными для схемы с ОЭ, видим, что в схеме с ОК уменьшился коэффициент усиления по напряжению, выросло входное сопротивление и появилась его зависимость от величины нагрузки, уменьшилось выходное сопротивление и стала очень заметной его зависимость от сопротивления источника сигнала. Все эти качества становятся легко объяснимыми, если схему с общим коллектором представить в виде схемы с ОЭ, охваченной стопроцентной отрицательной обратной связью по напряжению последовательной по входу (рис. 3.12). На этом рисунке пунктиром выделены усилитель и четырёхполюсник обратной связи β.

Частотные свойства схемы с общим коллектором можно проанализировать с помощью эквивалентной схемы (рис. 3.13).

Благодаря наличию отрицательной обратной связи частотная характеристика для этой схемы значительно расширяется и ограничивается частотой верхнего среза, примерно равной частоте ft [1]. Вывод формулы для определения частоты верхнего среза оказывается весьма громоздким [1]. Однако использование известных программ проектирования радиотехнических схем для персональных ЭВМ, например MICROCAP или PSPICE, может существенно упростить задачу определения частоты верхнего среза в каждом конкретном случае.

79

Рис. 3.13

Зависимость входного сопротивления от частоты представлена на рис. 3.14. На низких частотах ZВХ определяется выражением (3.28) и оказывается весьма значительным благодаря влиянию обратной связи. С ростом частоты выше f1 ухудшаются частотные свойства транзистора, уменьшается глубина ОС, и входное сопротивление падает. На частотах, превышающих f2, входное сопротивление стремится к величине rБ', так как ОС уже не действует, а величина сопротивления ёмкости CК становится близкой к короткому замыканию.

80