Расчёт каскадов по схемам с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Онлайн калькулятор номиналов элементов схем ОБ и ОК, построенных на
биполярных транзисторах.

Каскады, выполненные по схеме с общим эмиттером, мы рассмотрели на прошлой странице, осталось всего-то ничего: каскад с общей базой (ОБ) и каскад с общим коллектором (ОК) - он же эмиттерный повторитель, он же повторитель напряжения. .

1. Каскад на транзисторе с общей базой (ОБ).

Схема с общим эмиттером Схема с общей базой
Рис.1 Рис.2

На Рис.1 изображена схема ОЭ с предыдущей страницы.
Если верхний вывод блокирующей ёмкости Сэ оторвать от эмиттера и подключить к базе транзистора, а входной сигнал через разделительный конденсатор Ср1 подать на освободившийся эмиттер (Рис.2), то каскад ОЭ преобразуется в классическую схему каскада с общей базой (ОБ).
Расчёт схемы с ОБ по постоянному току производится точно также, как мы это делали на предыдущей странице для каскада ОЭ:
1. Iб = (Uб - Uбэ)/[(Rэ + rэ) x (1 + β)] , где Uбэ фиксируется подбором номиналов резисторов делителя Rб1 и Rб2 ,
2. Iделит = (3...10)Iб ;
3. Iк = Iб x β ;
4. Uк = Eк - Iк x Rк ;
5. Rвых = Rк ll (rэ + rк ) ;
6. Uэ = (0,1...0,2)Eк - для достижения приемлемого эффекта термостабилизации.

А вот по переменному току каскады имеют существенные различия. Схема каскада с общей базой (ОБ), изображённая на Рис.2, обладает следующими характеристиками по переменному току:

7. Rвх = rэ , где rэ (Ом) = 25,6/Iэ (мА) - активное сопротивление эмиттера ;
8. Ki = β / (β +1) ;
9. Ku ≈ Rк x β / [rэ x (β +1)] ;

Итак, подытожим основные отличия данного каскада ОБ от каскадов ОЭ:
1. Усилительные каскады на транзисторе с общей базой не инвертируют сигнал;
2. Коэффициент передачи по току каскада c ОБ меньше единицы;
3. Входное сопротивление каскада ОБ значительно ниже входного сопротивления каскада ОЭ.

Крайне низкое входное сопротивление транзисторного каскада с общей базой Rвх (единицы - десятки Ом) уже не позволяет пренебрежительно относиться к выходному сопротивлению предыдущего каскада Rи. К тому же, если данный резистор выполнить внешним, появляется возможность гибкой регулировки усиления каскада.

Формула для коэффициента передачи схемы каскада ОБ с учётом выходного сопротивления источника сигнала (либо внешнего резистора), принимает следующий вид:

9. Ku ≈ Rк x β / [(rэ + Rи ) x (β +1)] ;


2. Каскад на транзисторе с общим коллектором (ОК) - эмиттерный повторитель.

Главным отличительным свойством каскада с ОК являются: высокое входное и низкое выходное сопротивления. Основная его область применения - согласование источника с высоким импедансом с низкоомной нагрузкой. Исходя из этого, было бы не очень правильно упускать из расчётов выходное сопротивление источника сигнала.
На Рис.3 изображена схема эмиттерного повторителя.
Схема с общим коллектором ОК, эмиттерный повторитель
Рис.3


Приведём формулы:
Rвх = [(Rэ + rэ) x (1 + β)] ll Rб1 ll Rб2 ;
Iб = (Uб - Uбэ)/[(Rэ1 + rэ) x (1 + β)] , где Uб
фиксируется подбором номиналов резисторов делителя Rб1 и Rб2, а Uбэ = 0,6...0,7В для кремниевого транзистора и 0,3...0,4 - для германиевого;
Uэ = Uб - Uбэ ;
Iделит = (3...10)Iб ;
Rвых = rэ +Rи / (1 + β) ;
Ku = Rэ / [ Rэ + rэ + Rи /(1 + β)] ;
Ki = β +1 .


Итак, что мы имеем? Эмиттерный повторитель не инвертирует сигнал, коэффициент передачи по напряжению каскада меньше единицы, усиление происходит только по току.
Ну и по традиции калькулятор.

РАСЧЁТ КАСКАДОВ ОБ и ОК НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ.

   Вариант схемы      
   Тип транзистора      
   Напряжение питания Ек (В)        
   Начальный ток коллектора Iк (мА)        
   β (h21э) транзистора (по умолчанию 100)        
   Сопр. источника Rи (по умолчанию 0) (Ом)        
  
   Ток базы Iб (мА)         
   Напряжение на коллекторе Uк (В)         
   Напряжение на базе Uб (В)         
   Напряжение на эмиттере Uэ (В)         
   Входное сопротивление Rвх (Ом)         
   Выходное сопротивление Rвых (Ом)         
   Коэффициент усиления каскада Ku         
   Сопротивление Rк            
   Сопротивление Rб1            
   Сопротивление Rб2            
   Сопротивление Rэ1            


Коэффициент передачи тока h21э не постоянен и имеет сложную зависимость от частоты и тока коллектора. В зависимости от типа транзистора максимум коэффициента передачи может наступать при токах коллектора: от 1-2 мА для маломощных транзисторов, до нескольких сотен миллиампер - для мощных.

Расчёт разделительных ёмкостей Сp1 и Сp2, а также блокирующей емкости Сб производится точно также, как в случае с каскадами ОЭ.
Т.е. следует задаться номиналами их реактивных сопротивлений Xс = 1/2πƒС (на минимальной рабочей частоте), как минимум, в 10 раз (а лучше в 100) меньшими, чем значения приведённых ниже величин:
XCp1 < (0,01...0,1)Rвх , где Rвх - входное сопротивление каскада, посчитанное в калькуляторе,
XCp2 < (0,01...0,1)Rвх посл , где Rвх посл - входное сопротивление последующего каскада,
X < (0,01...0,1)Rэ .

И ещё раз повторю калькулятор для расчёта характеристического сопротивления конденсатора.

   Ёмкость конденсатора С         
   Подаваемая частота f         
  
  Реактивное сопротивление Xc            




 

Главная страница | Наши разработки | Полезные схемы | Это нужно знать | Вопросы-ответы | Весёлый перекур
© 2017 Vpayaem.ru   All Rights Reserved