электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 
Главная / Электронные приборы / Транзисторные усилители / Усилительный каскад с общей базой

Усилительный каскад с общей базой

Пользуясь эквивалентной схемой усилительного каскада с общей базой, приведенной на рис. 175, определим его входной и выходной токи.

Рис.175. Эквивалентная схема усилительного каскада на транзисторе с общей базой.

 

На основании второго закона Кирхгофа для входного контура

Ес = i1(Rс + rэ+ rб) + i2rб

Точно так же для выходного контура

0 = i1 (rб + rг) + i2 (rк + rб + Rн).

Решая эти уравнения совместно, получим

Токи i1 и i2 можно выразить через параметры разомкнутой цепи, воспользовавшись соотношениями описанными здесь:

Взяв отношение i1/i2, найдем коэффициент усиления по току:

                               (305)

Заменив первичные параметры параметрами цепи, получим в общем виде выражение для коэффициента усиления по току, справедливое для любой схемы включения транзистора:

                                (306)

Для схемы с заземленной базой коэффициент усиления по току обычно равен 0,96—0,98.

Максимальный коэффициент усиления по току имеет место при Rн = 0:

                               (307)

Входное сопротивление каскада определяется отношением u1/i1 и представляет собой сопротивление усилительного каскада между зажимами эмиттер—база при определенном значении сопротивления нагрузки. Для входной цепи эквивалентной схемы транзисторного усилителя с общей базой справедливо равенство

Подставив сюда значение i1, получим

                               (308)

Следовательно, входное сопротивление зависит от сопротивления нагрузки. При малом Rн величина Rвх имеет значение порядка нескольких сот ом, а при Rн в несколько единиц и десятков мегом Rвх возрастает до 600—700 ом.

Входное сопротивление можно выразить через параметры разомкнутой цепи:

Если окажется, что r11< r12r21/r22+Rн, то входное сопротивление становится отрицательным. Это соответствует нестабильной работе каскада. Входное сопротивление будет положительным, когда

Разделив обе части неравенства на ги, можно это же условие записать в следующем виде:

Если r12< r21/r22+r11<1, то при любом сопротивлении нагрузки каскад будет работать устойчиво. Отношение r12< r21/r22+r11 называется коэффициентом стабильности каскада и обозначается буквой σ.

 

Выходное сопротивление усилительного каскада можно определить, используя эквивалентную схему, приведенную на рис. 176. В ней последовательно с сопротивлением нагрузки Rн включена э. д. с. Е2, создающая на нагрузке, при отключенном источнике входного сигнала, ток i2, равный току, который создавал ранее источник сигнала.

Рис. 176. Эквивалентная схема усилительного каскада на транзисторе с общей базой для определения Rвых

Составим уравнения Кирхгофа для этого случая;

0=i1(rэ + rб + Rс)+i2rб
Е2=(rб+ rг) + i2 (rб + rк + Rн)

Совместно решая эти уравнения, определяем ток в нагрузке

Исходя из рассматриваемой эквивалентной схемы, можно также написать равенство

Е2 = i2 (Rн+Rвых)

откуда

                              (309)

Подставив сюда полученное выше значение i2, определяем

Как видим, выходное сопротивление усилительного каскада с общей базой зависит от внутреннего сопротивления источника сигнала Rс, иначе, от выходного сопротивления возбудителя. Выходное сопротивление усилительного каскада, собранного на плоскостном триоде, велико и может находиться в пределах от нескольких сот килоом до одного-двух мегом. Его также можно определить, пользуясь параметрами разомкнутой цепи (выражая rб + rк через r22, rб — через r12, rб + rг через r21, а rэ + rб — через r11). Тогда

                               (310)

Коэффициент усиления но напряжению для схемы с общей базой (см. рис. 175) равен

но так как Ес = i2 (Rс + Rвх) и u2 = i2Rн, то, подставив u2 и Ес в выражение для Кu, получим

                                (311)

Подставив значения Ki и Rвх из формул (305) и (308), получим окончательно

При сопротивлении нагрузки порядка 1—2 Мом и входном сопротивлении возбудителя, не превышающем 100—200 ом, коэффициент усиления по напряжению, при использовании плоскостных транзисторов, достигает 1000 и более.

Формула, выражающая коэффициент усиления по напряжению через параметры разомкнутой цепи, имеет вид

Наибольший коэффициент усиления по напряжению будет при Rс = 0 и Rн = ∞.

                                (312)

Коэффициент усиления но мощности можно определить, как произведение коэффициентов усиления по току и напряжению:

Кр = KiKu

Следует иметь в виду, что максимальное усиление по мощности имеет место, когда внутреннее сопротивление источника сигнала равно входному сопротивлению транзистора в динамическом режиме, а сопротивление нагрузки равно выходному сопротивлению транзистора:

                                  (313)

Определять Кр макс как произведение Кi макс · Кu макс нельзя, так как максимальное значение усиления по току имеет место при Rн = 0, в то время как максимальное усиление по напряжению получается при Rн = ∞.

При использовании плоскостных транзисторов удается получить усиление по мощности в несколько тысяч раз.

 
 
     
 
Copyright © 2012 Электродвигатели и трансформаторы
электрические приборы и машины
Rambler's Top100
Создание сайта Вебцентр