4.2. Анализ каскада с общим эмиттером

На эквивалентной схеме каскада с общим эмиттером (ОЭ) в области средних частот (рис. 4.1) большими буквами обозначены внешние элементы схемы, а маленькими — элементы эквивалентной схемы транзистора. Здесь обозначено: R_г — внутреннее сопротивление источника сигнала; R1 // R2 — сопротивление параллельно включенных резисторов R1 и R2 , образующих делитель напряжения на входе; R_к — сопротивление коллекторной цепи; R_н — сопротивление нагрузки, обычно равное входному сопротивлению следующего каскада; r_б — объемное сопротивление базы транзистора; r_э — дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода; r_к — дифференциальное сопротивление коллекторного перехода; h_21э — дифференциальный коэффициент передачи по току транзистора; h_21э_б — источник тока, управляемый током.

а)

б)

Рис. 4.1 — Каскад с общим эмиттером (а) и его эквивалентная схема в области средних частот (б)

Из анализа эквивалентной схемы можно найти, что входное сопротивление каскада определяется выражением

R_вх = R₁ // R₂ // h_11э .

Откуда при R₁ // R₂ >> h_11э получаем

R_вх = r_б + (1 + h_21э)r_э .

Выходное сопротивление каскада определяется со стороны выходных зажимов при отключенной нагрузке. Из эквивалентной схемы видно, что

R_вых  R_к .

Сквозной коэффициент усиления при r_к 

.

При R_г 0 получаем

,

где R_н = R_к // R_н

Сквозной коэффициент усиления по току

.

Коэффициент усиления по току пропорционален h_21э транзистора и зависит от значений сопротивлений R_к и R_н.

При выполнении условий R_г   и R_н = 0 коэффициент усиления по току достигает максимального значения .

Анализ каскада в области нижних частот показывает, что влияние конденсаторов С1, С2 и С_э на АЧХ заключается в уменьшении коэффициента усиления на низких частотах (рис. 4.2).

При увеличении емкости конденсаторов полоса пропускания усилителя расширяется в сторону нижних частот. В пределе, если емкости С1, С2 и С_э увеличиваются вплоть до бесконечности, то АЧХ не имеет завала на нижних частотах (нижняя граничная частота полосы пропускания стремится к нулю).

Переходная характеристика в области больших времен имеет вид спадающей экспоненты (рис. 4.2,б).

Анализ каскада с общим эмиттером в области верхних частот показывает, что коэффициент усиления на высоких частотах уменьшается, а переходная характеристика в области малых времен имеет вид нарастающей экспоненты (рис. 4.3).

а)

б)

Рис. 4.3 — АЧХ в области верхних частот (а) и переходная характеристика в области малых времен каскада с общим эмиттером (б)

Для увеличения верхней граничной частоты полосы пропускания f_в и уменьшения времени установления _уст необходимо в усилительном каскаде уменьшать паразитные емкости схемы и использовать более высокочастотные транзисторы с граничной частотой f_h21 » f_в.