Сравнение усилительных свойств биполярного транзистора в различных схемах включения

Для сравнения усилительных каскадов воспользуемся малосигнальными физическими эквивалентными схемами при различных схемах включения транзистора (ОЭ, ОБ, ОК). При анализе будем полагать, что во всех схемах обеспечивается одинаковый режим по постоянному току. Схема ОЭ. Принципиальная схема усилительного каскада и соответствующая ей малосигнальная эквивалентная схема приведены на рис. 3.30 и 3.40 соответственно. Малосигнальная эквивалентная схема усилительного каскада (схема для переменных составляющих) получена следующим образом:

1. Транзистор заменен его малосигнальной эквивалентной физической схемой (в данном случае Т-образной).
2. Источники постоянного напряжения замкнуты накоротко (их сопротивление переменному току близко к нулю). Как и ранее, сопротивление разделительных конденсаторов считается малым, а резисторов R_Б и R_К - большим.

Из схемы следует, что коэффициент усиления по току равен

,

выходное напряжение определяется как .

По закону Кирхгофа для входной цепи имеем .

Учтем, что ,

тогда ;

. (3.58)

Входное напряжение равно

. (3.59)

Следовательно, коэффициент усиления по напряжению равен , (3.60)

знак “ - ” показывает, что выходное напряжение противофазно входному.

Выходное сопротивление (без вывода):

.

Для повышения стабильности работы усилительного каскада в эмиттерную цепь часто включают резистор R _э>>r _э,

тогда и . (3.61)

Аналогично можно проанализировать схемы с ОБ и с ОК.

Для наглядности приближенные расчетные соотношения для трех схем включения транзистора сведены в таблицу 3.1. В скобках указаны типовые значения параметров для каскадов на маломощных транзисторах.

Таблица 3.1

Параметр	ОЭ	ОБ	ОК
RВХ	r¢ Б+h21Э(rЭ+RЭ)» h21ЭRЭсотни ом... единицы килоом	rЭ+r ¢ Б(1-h21Б) единицы...десятки ом	h21ЭRЭ высокое - десятки... сотни килоом
KI	h21Э = (50...300)	h21Б =(0,98...0,998)	h21Э +1=(50...300)
KU	единицы... сотни (с инверсией)	десятки... сотни (без инверсии)	повторитель напряжения (без инверсии)
RВЫХ	единицы килоом	десятки килоом	низкое - десятки ом

Сопоставляя полученные результаты, можно сделать выводы:

1. Схема с ОЭ обладает высоким усилением как по напряжению, так и по току, У нее самое большое усиление по мощности. Отметим, что схема изменяет фазу выходного напряжения на 180 °. Это самая распространенная усилительная схема.
2. Схема с ОБ усиливает напряжение (примерно, как и схема с ОЭ), но не усиливает ток. Фаза выходного напряжения по отношению к входному не меняется. Схема находит применение в усилителях высоких и сверхвысоких частот.
3. Схема с ОК (эмиттерный повторитель) не усиливает напряжение, но усиливает ток. Основное применение данной схемы - согласование сопротивлений источника сигнала и низкоомной нагрузки.