Влияние схемы вкл. на коэф. усиления

Различают три возможные схемы включения транзистора (рис. 20): с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК). Такая терминология указывает, какой из электро­дов транзистора является общим для его входной и выходной цепей.

Рис. 20. Схемы включения транзисторов: а – с общей базой; в – с общим эмиттером; в – с общим коллектором

На рис. 20, а показана схема с общей базой. Различие состоит лишь в том, что из схемы исключены миллиамперметры и ключи, а во входную (эмиттерную) цепь последовательно с источником питания E ₁ включен источник входного сигнала, вырабатывающий некоторое переменное напряжение U _вх.

Обратим внимание на то, что в этой схеме через источник входного сигнала (точнее, через внутреннее сопротивление этого источника) проходит ток эмиттера I _э. Ток, проходящий через источник входного сигнала, называют входным током. Следовательно, для схемы с общей базой

I _вх= I _Э. (20)

Выходным током в этой схеме является ток коллектора

I _вых= I _к. (21)

Если под воздействием U _вx ток эмиттера возрастет на некоторую ве­личину ∆ I _Э, то соответственно возрастут и остальные токи транзистора:

I _Э +∆ I _Э = I _К + ∆ I _Э+ I _Б+∆ I _Б. (22)

Независимо от схемы включения транзистор характеризуют диффе­ренциальным коэффициентом прямой передачи тока, который пред­ставляет собой отношение выходного тока к вызвавшему его прира­щению входного тока при постоянном напряжении в выходной цепи. Для схемы с общей базой таким коэффициентом может служить коэффициент передачи тока эмиттера

Поскольку ток эмиттера — наибольший из всех токов транзистора, то схема с общей базой- имеет малое входное сопротивление для пере­менной составляющей тока сигнала. Фактически это сопротивление равно сопротивлению r _э эмиттерного перехода, включенного в пря­мом направлении, т. е.

(23)

Низкое входное сопротивление схемы с общей базой (единицы — де­сятки ом) является ее существенным недостатком, так как в много­каскадных схемах это сопротивление оказывает шунтирующее дей­ствие на сопротивление нагрузки предыдущего каскада и резко сни­жает усиление этого каскада по напряжению и мощности.

В схеме с общим эмиттером, показанной на рис. 20, б, входной сигнал также прикладывается к выводам эмиттера и базы, а источник питания коллектора включен между выводами эмиттера и коллекто­ра. Таким образом, эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей.

Основной особенностью схемы с общим эмиттером является то, что входным током в ней является не ток эмиттера, а малый по ве­личине ток базы. Выходным током в этой схеме, как и в схеме с общей базой, является ток коллектора. Следовательно, коэффициент пря­мой передачи тока для схемы с общим эмиттером равен:

(24)

Найдем соотношение между β и α. Для этого воспользуемся равен­ством ∆ I _Б = ∆ I _Э— ∆ I _К и подставим его вместо ∆ I _Б в формулу (24)

Учитывая, что , получим

(25)

Если, например, α= 0,98, то . Таким образом, в схеме с общим эмиттером можно получить коэффициент прямой пе­редачи тока порядка нескольких десятков.

Входное сопротивление транзистора в схеме с общим эмиттером зна­чительно больше, чем в схеме с общей базой. Это следует из очевидного неравенства

(26)

Достоинством схемы с общим эмиттером следует также считать возможность питания ее от одного источника напряжения, посколь­ку на базу и на коллектор подаются питающие напряжения одного знака. Поэтому схема с общим эмиттером в настоящее время является наиболее распространенной.

Следует отметить, однако, что температурная стабильность схемы с общим эмиттером оказывается несколько хуже, чем схемы с общей базой.

Это можно доказать следующим образом.

Эта формула фактически характеризует связь между выходным и вход­ным током транзистора для схемы с общей базой. Найдем теперь ана­литическое выражение, характеризующее связь выходного тока (I_К) с входным (I_Б) для схемы с общим эмиттером. Преобразуя приведенное выше выражение, получим

откуда

(27)

Слагаемое обычно обозначают I_КЭО. и называют начальным коллекторным током. Следовательно,

(28)

Нетрудно понять, что при α= 0,95…0,99 в десятки раз больше теплового тока, I _КБО,и хотя сростом температуры, α изменяется незначительно, но растет гораздо сильнее. Именно поэтому выходной ток в схеме с общим эмиттером в более сильной степени за­висит от температуры, чем в схеме с общей базой.

В схеме с общим коллектором (рис. 20, в) входной сигнал подается на участок база — коллектор. Входным током является ток базы, а выходным — ток эмиттера. Поэтому коэффициент прямой передачи тока для этой схемы равен

Несмотря на сравнительно большие значения коэффициента прямой передачи тока и входного сопротивления, схема с общим коллектором практически не позволяет получить усиления по напряжению и поэтому применяется значительно реже, чем две предыдущие.