Анализ работы усилительного каскада с об

С_б - блокирующий на общую шину конденсатор.

Коэффициент усиления по напряжению

Представляя транзистор как управляемый генератор тока I₂=h_21БI_э, получим формулу для коэффициента усиления по напряжению. На средних частотах

K_uo=

Входное сопротивление транзистора:

R_вх.т.об = h_11б = .

h_11б=r_э.диф+(1– h_21б)r_б

В схеме с ОБ R_вх.т. в h_21э+1 раз меньше, чем в схеме с ОЭ: h_11б= h_11э /(h_21э+1) и составляет десятки Ом.

Выходное сопротивление транзистора:

R_вых.т= r_к.диф(1-_эh_21б).

Здесь _э=r_б/( r_б+ r_э.диф) - коэффициент токораспределения тока коллектора в цепь эмиттера.

Итак,

K_uo= .

Если принять K_uo=U_вых/U_r , то

K_uo= .

Усиление происходит без сдвига фазы. Коэффициент усиления можно получить высоким, если R_r0, а R_к.н. велико. Если же нагрузка низкоомная, например, вход другого каскада с ОБ, то K_uo<1.

Коэффициент усиления по току

K_io=R_r/(R_r+h_11б)*h_21б*R_к/(R_к+R_н) меньше 1.

Частотные свойства каскада

В области верхних частот усиление снижается из-за снижения коэффициента _диф(j)=₀/1+j_ и влияния паразитных емкостей (С_вых.т + С_н).

Емкость С_вых.т=С_к/(1– _эh_21б).

Постоянная времени в области верхних частот

_B=_/(1– _эh_21б)+R_к.н(С_к/(1– _эh_21б) + С_н),

а верхняя граничная частота

f_B=1/2_B.

Каскад с ОБ обладает более широкой полосой частот, чем каскад с ОЭ, т.к. _<<_, С_к<<C^*_к.

Чем больше R_r, тем меньше _э=r_б/(R_r+ r_э.диф+r_б) и тем шире полоса частот (f_B).

Каскад с ок. Эмиттерный повторитель

По переменному току коллектор на общей шине - через источник Uп, емкость Сбл.

Нагрузка включена в цепь эмиттера. Делитель R_б1, R_б2 создает потенциал базы U_э.о. меньше на величину Uбэ=0.25В для Ge (0.75В для Si).

Выходное напряжение совпадает по фазе с входным и близко к нему по величине.

Сравнительно большое r^*_к.диф ( 10 кОм) шунтируется небольшим сопротивлением R_э.н = R_э || R_н. Поэтому в дальнейшем можно пренебречь r^*_{к. диф} .

Входное сопротивление транзистора

R_вх.т=r_б+(h_21э+1)(r_э.диф+R_э.н)

достигает значительной величины.

Для каскада R_вх=R_вх.т || R_б

Выходное сопротивление транзистора

R_вых.т = r_э.диф + r_б/(h_21э+1).

Кстати, оно равно R_вх.т в схеме с общей базой. Если учесть и внутреннее сопротивление источника сигнала:

R_{вых. т} = r_{э. диф} + (r_б + R^\_r)/(h_21э+1)

R_{вых. т} имеет небольшие значения. При I=5 mA, h_21э=50, r_б =200 Ом

R_{вых. т}= 25/5 + 200/50 =9 Ом

Выходное сопротивление зависит оттока коллектора: при увеличении тока коллектора выходное сопротивление уменьшается.

Коэффициент передачи по напряжению

K_U.o = U_вых/U_вх = I_э R_э.н / I_б R_вх.т = ((h_21э+1) I_б R_э.н) / I_б (r_б + (h_21э+1)(r_э.диф. + R_э.н.))

K_U.o = R_э.н. /(R_э.н +R_вых.т. ) < 1

Выходное напряжение по форме и по фазе повторяет входное. Напряжение на эмиттере отслеживает изменения потенциала базы, поэтому каскад допускает большие амплитуды входного сигнала без перегрузки транзистора.

Потенциал U_б.max ограничен сверху напряжением питания U_n, а U_б.min – областью малых токов эмиттера, когда R_вых. сильно возрастает из-за уменьшения h_21э и увеличения r_э.диф .