Усилительный каскад с общим эмиттером

Основными элементами схемы (рис. 2, 3) является источник питания , транзистор VT и резистор . Эти элементы образуют выходную цепь усилительного каскада, где за счет протекания коллекторного тока  через резистор  создается усиленное переменное напряжение на выходе схемы.

 

 

Рисунок 2 – Усилительный каскад с ОЭ.

 

 Остальные элементы каскада выполняют вспомогательную роль. Конденсаторы ,  являются разделительными. Конденсатор  исключает шунтирование входной цепи каскада цепью источника входного сигнала по постоянному току, что позволяет, во-первых, исключить протекание постоянного тока через источник входного сигнала по цепи , ,  и, во-вторых, обеспечить независимость от внутреннего сопротивления этого источника  напряжения на базе  в режиме покоя. Функция конденсатора  сводится к разделению постоянной и переменной составляющих коллекторного тока и пропусканию в цепь нагрузки только переменной составляющей тока.

    В первой схеме (рис.2)  режим покоя создается фиксированным током базы , проходящим в базовой цепи через входное сопротивление транзистора h 11, резистор  и источник питания , где  - ток базы в режиме покоя.           

 

Рисунок 3 – Каскад ОЭ с повышенной температурной стабильностью

 

Во второй схеме усилительного каскада (рис. 3) положение рабочей точки в режиме покоя фиксируется постоянным напряжением смещения

 создаваемого с помощью делителя напряжения  и . Через делитель проходит ток , который создает на  необходимую величину .

Если в первой схеме на величину  влияет изменение , вследствии изменяющегося температурного режима, то во второй схеме, величина тока делителя  при колебании температуры не изменяется.

Однако, второй способ фиксации рабочей точки с делителем напряжения имеет недостаток, заключающийся в том, что для переменой составляющей входного тока уменьшается суммарная величина входного эквивалентного сопротивления каскада.

Анализ работы транзисторного усилительного каскада осуществляется графоаналитическим методом (рис. 4).

На рис.4 видно, что в режиме покоя при , во входной базовой цепи протекает ток покоя , который в выходной коллекторной цепи устанавливает постоянный ток покоя коллектора . Прямая, соответствующая выражению , является нагрузочной линией по постоянному току. Сопротивление нагрузочного резистора в коллекторной цепи  может быть определено  графоаналитическим методом и выбирается такой величины, чтобы линия нагрузки проходила под углом  ниже гиперболической кривой допустимой мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора . Нагрузочная линия строится в отрезках на осях координат по двум точкам. Первая точка а - соответствует режиму идеального холостого хода (транзистор оборван)  при котором , , а вторая точка в - идеальному короткому замыканию на выходе (транзистор замкнут) при котором ; .   

В динамическом режиме усилительный каскад с общим эмиттером без температурной стабилизации работает следующим образом. При подаче входного сигнала  во входной цепи будет протекать базовый ток , который складывается из   постоянного базового тока покоя и входного базового  тока, создаваемого приложенным к входу переменным напряжением. Этот ток вызовет появление коллекторного тока, также имеющего постоянную и переменную составляющие.

 

 

Рисунок 4 - Графический анализ работы усилительного каскада ОЭ

В свою очередь, протекая в выходной цепи, коллекторный ток вызывает появление  соответствующего коллекторного напряжения

 

.

 

Отметим, что переменная составляющая коллекторного напряжения, являющаяся и выходным напряжением, отстает по фазе от входного напряжения на .

Входное и выходное сопротивление каскада, а также коэффициент усиления по напряжению можно определить по следующим формулам, вытекающих из П-образной схемы замещения усилительного каскада для переменного тока на средних частотах (рис 5):

 

 

 

Рисунок – 5  П-образная схема замещения                      

усилительного каскада с ОЭ

 

, ,  - есть действующие значения напряжений и тока соответственно.

Входная и выходная цепь образованы параллельно включенными элементами, откуда

, при ,

 

где  - h параметры транзистора с общим эмиттером  

 

,

где  - сопротивление нагрузки.

 

,

 

где ,                   .

 

 и  - действующие значения входного и выходного напряжения, определяемые по показаниям приборов.

 

При этом пренебрегаем сопротивлением конденсаторов связи вследствии их малой величины на средних частотах и сопротивлением конденсатора коллекторного перехода, величина которого наоборот велика.