2.4.3 Схеми включення біполярних транзисторів

Можливі три схеми приєднання транзисторів п — р — п-типу (мал. 2.10, а) та р — п — р-типу (мал. 2.10, б): зі спільною базою (СБ), спільним емітером (СЕ) та спільним колектором (СК). Назва схеми показує, який електрод транзистора є спільним для вхідного та вихід­ного кола.

Малюнок 2.10. Схеми приєднання транзисторів п — р—п – типу (а) та

р—п—р-тнпу (б) зі спільною базою, спільним емітером та спільним

колектором.

Схеми приєднання транзисторів відрізняються своїми властивостями, але принцип підсилення коливань залишається одна­ковим.

У схемі зі спільною базою позитивний приріст напруги на вході ΔU_вх обумовлює збільшення сили емітерного струму I_e, що призво­дить до зростання сили колекторного струму I_к та напруги виходу ΔI_вих, причому ΔI_вих>>ΔI_вх. У схемі з СБ джерело вхідної напруги введено в коло емітер — база, а навантаження та джерело живлен­ня — в коло колектор — база. Вхідний опір схеми з СБ малий (кіль­ка омів або десятків омів), оскільки емітерний перехід ввімкнений у прямому напрямку. Вихідний опір схеми, навпаки, великий (сотні кілоомів), бо колекторний перехід ввімкнено у зворотному напрям­ку. Малий вхідний опір схеми з СБ є істотним недоліком, який обмежує її застосування у підсилювачах. Через джерело вхідного сигналу в цій схемі протікає весь емітерний струм і підсилення за силою струму не відбувається (коефіцієнт підсилення за силою струму α < 1).

Підсилення за напругою й потужністю в цій схемі може досягти кількох сот.

У схемі зі спільним емітером джерело вхідної напруги введено в коло емітер — база, а опір навантаження R_a та джерло живлення — в коло емітер — колектор, тому емітер е спільним електродом для вхідного й вихідного кола. Вхідний опір схеми з СЕ більший, ніж у схеми з СБ, бо вхідним струмом у цій схемі е базовий струм, сила якого набагато менша від сили емітерного й колекторного струму. Цей опір становить сотні омів. Вихідний опір схеми з СЕ великий і може доходити до ста кілоомів. Коефіцієнт підсилення за силою струму β в цій схемі є відношенням приросту сили колекторного струму ΔІ_к до приросту сили базового струму А/_в за постійної напруги на колекторі, тобто

β = ΔІ_к/ΔІ_б при U_K = const (2.6)

і для різних тран­зисторів може мати значення р = 10...200. Ураховуючи рівності І_е=І_к+І_б та α=ΔІ_к/ΔІ_е, маємо

β = ΔІ_к/(ΔІ_е — ΔІ_к) = (ΔІ_к/ΔІ_е)/(1 — ΔІ_к/ΔІе) = α/(1 — а). (2.7)

Коефіцієнт підсилення за напругою k_u для схеми з СЕ такий, як і для схеми з СБ. Коефіцієнт підсилення за потужністю k_p = βk_u в ба­гато разів більший, ніж у схемі з СБ.

У схемі зі спільним емітером з підсиленням вхідної напруги від­бувається поворот фази вихідної напруги на півперіоду (на 180°): додатний приріст вхідної напруги обумовлює від'ємний приріст вихід­ної і навпаки.

У схемі зі спільним колектором джерело вхідної напруги вводить­ся в коло бази, а джерело живлення та опір навантаження — в коло емітера. Вхідним струмом є базовий струм, а вихідним — емітерний. Коефіцієнт підсилення за силою струму для цієї схеми

k_і = ΔІ_е/ΔІ_б = ΔІ_е,/(ΔІ_е - ΔІ_к) = 1/(1- а) (2.8)

Вхідний опір схеми з СК великий (десятки кілоомів), а вихідний — малий (до 1...2 кОм). Коефіцієнт підсилення за напругою k_u = 0,9... 0,95, тобто наближається до одиниці; цю схему часто називають емітерним повторювачем. Схему з СК використовують для узгодження окремих каскадів підсилення — джерела сигналу або навантаження з підсилювачем.