7.  УСИЛИТЕЛЬНЫЙ   КАСКАД  НА  БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ   КОЛЛЕКТОРОМ

            Усилительные каскады с общим коллектором больше известны как эмиттерные повторители (рис. 7.1, а). По своим основным характеристикам они близки к истоковым повторителям. Анализ их статического режима ничем не отличается от рассмотренного  в гл.  3,  5.

            Эквивалентная схема эмиттерного повторителя для диапазона средних  частот  приведена  на рис. 7.1, б.

            Входное сопротивление каскада можно найти из эквивалентной схемы или из выражения входного сопротивления для схемы с ОЭ  путем замены в  (5.2) сопротивления ,  на :

            Так как  обычно << RЭ || RH,  то

            В большинстве случаев  можно не учитывать. Однако его наличие накладывает принципиальное ограничение на значение входного сопротивления. Если увеличивать сопротив­ление RЭ || RН, то даже при RЭ || RН >>  входное сопротивление каскада не сможет превысить значения  =  (l + ). Обычно в практических схемах RВХ  достигает 200 – 300 кОм при сопротивлении RЭ »10кОм в режиме холостого хода. Входное сопротивление не остается постоянным, а меняется в  зависимости  от сопротивления нагрузки.

            Значение входного сопротивления ограничено сопротивлением делителя  в  цепи базы. Для обеспечения хорошей температурной стабилизации желательно, чтобы         

R1 || R2 £ R3   (гл. 3). В то же время для обеспечения высокого входного сопротивления требуется, чтобы делитель не шунтировал входное сопротивление каскада, т. е.             R1 || R2 >RВХ =  RЭ || RН. Поэтому иногда приходится либо использовать непосредственную связь с источником сигнала (без делителя), либо искусственно повышать сопротивление цепи смещения за счет введения отрицательной  ОС.

            Входное сопротивление эмиттерного повторителя уменьшается при коротких импульсах и при повышенной частоте сигнала. Это обусловлено инерционностью процессов в базах транзисторов  = f(t), а также наличием коллекторной и  нагрузочной  (в  общем  случае)  емкостей.

            Выходное сопротивление найдем исходя из следующих соображений. Пусть         еГ = 0, а напряжение в точке А (рис. 7.1, б) равно е. Тогда ток в цепи базы iб = e / (RГ + ). В цепи эмиттера  протекает  ток  iЭ = i6 (1+ ).

            Таким образом, внутреннее сопротивление источника ЭДС е, вызывающего ток iЭ, формально определяют из выражения

            Теперь, учитывая, что сопротивления  и RЭ незначительно изменяют выходное сопротивление, можно записать окончательное  выражение  для  выходного  сопротивления:

            В частном случае при достаточно большом значении коэффициента передачи базового тока  и низкоомном источнике входного сигнала вторым членом можно пренебречь  и RВЫХ = . Так, при токе поря
дка 1 мА выходное сопротивление  порядка  25 Ом  (RГ ® 0; >> 1).

            С увеличением рабочего тока  уменьшается и соответственно уменьшается выходное сопротивление. Минимальное выходное сопротивление (при  » 0 и RГ = 0)                                                                          

                                                         RВЫХ min =  / (l + )                          

может  составлять  0,2—2 Ом.

            Важно подчеркнуть, что выходное сопротивление существенно зависит от внутреннего сопротивления источника сигнала, причем можно показать,  что  при   RГ ®¥          RВЫХ min »  ||RЭ.

            Для наиболее часто встречающихся случаев выходное сопротивление равно 100 – 200 Ом, что намного меньше, чем в схемах  с ОЭ  и  ОБ.

            Коэффициент усиления по напряжению найдем, учитывая малое значение сопротивления ( << ). Выходное напряжение  можно  записать  в виде

uВЫХ = (l + ) iб

где  iб = еГ /(RГ + RBX).

            Используя выражение (7.1) и учитывая, что еГ » (RГ + RВХ) iб, определим  коэффициент  передачи  по  напряжению:

            Если учесть, что обычно выполняется неравенство  << RЭ || RН,  то  (7.2)  можно  упростить:

            Из выражения (7.3) видно, что коэффициент передачи по напряжению меньше единицы и его значение в основном зависит от внутреннего сопротивления источника RГ. Обычно Кu  находится  в  пределах  0,9 – 0,9995.

            Коэффициент усиления по току значительный и в пределе равен (l + ). Его легко получить, если учесть, что  << RЭ || RН,

            За счет большого усиления по току происходит усиление мощности.

            Эмиттерные повторители могут работать с большими входными сигналами по сравнению с усилительными каскадами других типов. Влияние разделительных конденсаторов C1, C2 на частотную характеристику полностью аналогично влиянию соответствующих конденсаторов в каскаде с ОЭ и рассмотрено в гл. 5. Отметим только, что они полностью определяют вид низкочастотной части амплитудно-частотной характеристики каскада.

Поведение каскада в области малых времен рассмотрим только качественно. При этом будем использовать эквивалент­ную схему для области малых времен, приведенную на рис. 7.1, в.

            Важной особенностью эмиттерного повторителя является то, что его входное сопротивление резко уменьшается при повышенной частоте и передаче коротких импульсов. Это обусловлено инерционностью процессов в базе транзистора, а также наличием коллекторной и нагрузочной емкостей. Из эквивалентной схемы видно, что в первый момент после подачи импульса входное сопротивление равно , т. е. имеет достаточно малое значение. По мере зарядки емкостей и нарастания коэффициента  входное сопротивление увеличивается  до  своего  установившегося  значения.

            Аналогично обстоит дело с коэффициентом усиления по напряжению. Это видно из переходной характеристики эмиттерно