Расчёт транзисторных усилительных каскадов по схемам с
общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК)
Онлайн калькулятор номиналов элементов схем ОБ и ОК, построен- ных на биполярных транзисторах
Усилительные каскады, выполненные по схеме с общим эмиттером, мы рассмотрели на прошлой странице, поэтому осталось всего-то ничего:
усилительный 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).
 Рис.1 Схема ОЭ
Рис.2 Схема ОБ
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 это делалось на предыдущей странице для каскада ОЭ:
1. Iб = (Uб - Uбэ)/[(Rэ + rэ) x (1 + β)]
, где Uб задётся 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 термостабилиза- ции.
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 Rист. 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:
10. 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. Приведём формулы:
Рис.3 Схема ОК
|
Rвх = [(Rэ + rэ) x (1 + β)] ll Rб1 ll Rб2
;
Iб = (Uб - Uбэ)/[(Rэ1 + rэ) x (1 + β)]
, где Uб задаётся номиналами резисторов делителя Rб1 и Rб2, а Uбэ = 0,6...0,7В для кремниевого
тран- зистора и 0,3...0,4 – для германиевого;
Uэ = Uб - Uбэ ;
Iделит = (3...10)Iб ;
Rвых = rэ +Rист / (1 + β) ;
Ku = Rэ / [ Rэ + rэ +
Rист /(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
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 калькулятором,
XCp2 < (0,01...0,1)Rвх посл , где Rвх посл – входное
сопротивление последу- ющего каскада,
XCб < (0,01...0,1)Rэ .
И ещё раз повторим калькулятор для расчёта характеристического сопротивления конденсатора:
|
