Каскад с общим эмиттером

Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером на основе npn-транзистора (Схема с заземленным эмиттером)

При схеме включения биполярного транзистора с общим эмиттером (ОЭ) входной сигнал подаётся на базу, а снимается с коллектора. При этом выходной сигнал инвертируется относительно входного (для гармонического сигнала фаза выходного сигнала отличается от входного на 180°). Каскад усиливает и ток, и напряжение. Данное включение транзистора позволяет получить наибольшее усиление по мощности, поэтому наиболее распространено. Однако при такой схеме нелинейные искажения сигнала значительно больше. Кроме того, при данной схеме включения на характеристики усилителя значительное влияние оказывают внешние факторы, такие как напряжение питания, или температура окружающей среды. Обычно для компенсации этих факторов применяют отрицательную обратную связь, но она снижает коэффициент усиления.

Описание

Биполярные транзисторы управляются током. В схеме с ОЭ — током базы. Напряжение на переходе база-эмиттер при этом остаётся почти постоянным и зависит от материала полупроводника, для германия около 0,2 В, для кремния около 0,7 В, но на сам каскад подаётся управляющее напряжение. Ток базы, коллектора и эмиттера и другие токи и напряжения в каскаде можно вычислить по закону Ома и правилам Кирхгофа для разветвлённой многоконтурной цепи.

Токи в транзисторе связаны нижеследующими соотношениями:

по правилу Кирхгофа для узлов алгебраическая сумма всех трёх токов ($\ I_e, I_c, I_b$) равна нулю

$\sum_{k=1}^{3} I_k=0$

$\ I_c=I_b\cdot \beta$

$\ I_e=I_c+I_b=I_b\cdot(\beta+1)$, где

$\ \beta =\alpha/(1-\alpha)$ — коэффициент усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером,
$\ \alpha=I_c/I_e$ — коэффициент передачи тока эмиттера.

$I_\text{вых}=I_\text{к}$

$I_\text{вх}=I_\text{б}$

$U_\text{вх}=U_\text{бэ}$

$U_\text{вых}=U_\text{кэ}$

• Коэффициент усиления по току: I_вых/I_вх=I_к/I_б=I_к/(I_э-I_к) = α/(1-α) = β [β>>1]
• Входное сопротивление: R_вх=U_вх/I_вх=U_бэ/I_б

Достоинства:

• Большой коэффициент усиления по току
• Большой коэффициент усиления по напряжению
• Наибольшее усиление мощности
• Можно обойтись одним источником питания
• Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.

Недостатки:

• Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой

Усилительный каскад с общим эмиттером

При положении рабочей точки в середине входных величин на проходной характеристике каскад с ОЭ имеет одно центральное устойчивое состояние, отклонения от центрального состояния и крайние состояния — неустойчивы, каскад при этом является усилителем гармонических сигналов.

Переключательный каскад с общим эмиттером

При смещении рабочей точки в одно из двух крайних состояний на проходной характеристике каскад с ОЭ имеет два устойчивых крайних состояния и неустойчивое центральное состояние, каскад при этом является переключательным, работает в ключевом режиме, как реле (закрыт, открыт) и применяется как инвертор в логических элементах. Как и контактные группы реле, переключательные каскады могут быть нормально закрытыми (разомкнутыми) и нормально открытыми (замкнутыми), это определяется положением рабочей точки на проходной характеристике.

См. также

• Усилительный каскад с общей базой
• Каскад с общим коллектором
• Каскады усиления
• Схема включения с общим эмиттером

Ссылки

• http://zpostbox.narod.ru/az4.htm 5.Каскад с общим эмиттером.
• http://radiomaster.ru/stati/radio/amp_8.php Динамический режим работы каскада с общим эмиттером. Рис.1.21-Каскад с общим эмиттером
• http://qrx.narod.ru/book/at/2.5.htm 2.5.Согласующий каскад.
• http://www.pilab.ru/csi/AUK/Microelectr/page42.html Рис.57.Обозначение токов через электроды транзистора и разности потенциалов между электродами для схемы ОЭ
• http://library.espec.ws/article.php?article=53 Типовые схемы и основные показатели каскадов усиления
• http://www.falstad.com/circuit/index.html Circuits. Transistors. Common-Emitter Amplifier
• Типовой усилительный каскад на биполярном транзисторе по схеме с ОЭ и его анализ

В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из-за отсутствия сносок. Вы можете улучшить статью, внеся более точные указания на источники.