Эмиттерный повторитель

Входные и выходные характеристики

Работу транзистора рассчитывают с помощью входных и выходных характеристик. Входная характеристика - это зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер (рис. 3.3). По существу, это прямая ветвь ВАХ диода, образованного переходом база-эмиттер. Входные характеристики зависят от напряжения база-коллектор, но эта зависимость слабая, поэтому она не всегда учитывается. В простых расчетах вместо входных характеристик используют среднее значение напряжения база-эмиттер.

Зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер для различных токов базы называется выходными характеристиками транзистора (рис. 3.4). Ток коллектора зависит в основном от тока базы, на него мало влияет напряжение коллектор-эмиттер. Поэтому транзистор работает практически как управляемый источник тока - слабый ток базы управляет сильным током в цепи коллектор-эмиттер.

Эмиттерный повторитель - это простейший усилитель тока (рис. 3.5). Эмиттерные повторители применяют для усиления сигналов от источников с большим внутренним сопротивлением. Их также используют в качестве выходных каскадов мощных усилителей.

Рис. 3.5. Эмиттерный повторитель. e (t) - источник входного сигнала, R ₀ - внутреннее сопротивление источника вх. сигнала.

Входное и выходное напряжение связаны вторым законом Кирхгофа:

Вначале мы будем предполагать, что . Напряжение база-эмиттер меняется мало (рис. 3.3), приближенно его можно считать постоянным и равным примерно 0,6 В. Поэтому изменения входного и выходного напряжений равны:

То есть, переменную составляющую напряжения входного сигнала эмиттерный повторитель передает нагрузке без изменения. По этой причине усилитель называется эмиттерным повторителем. Заметим, что при передаче и обработке аналоговых (то есть, непрерывных, не цифровых) сигналов основной интерес представляют именно их переменные составляющие.

Найдем коэффициент усиления по току:

,

.

При расчетах переменных составляющих напряжений и токов в нелинейных цепях используют дифференциальные сопротивления (см. п.1). Входное дифференциальное сопротивление эмиттерного повторителя по определению равно отношению приращений входного напряжения и входного тока:

.

Это сопротивление, которое в сотни раз больше сопротивления нагрузки эмиттерного повторителя. Оно является нагрузкой для источника входного сигнала. То есть, источник входного сигнала подключен к большому сопротивлению, поэтому он отдает малый ток и малую мощность. Это важно, если источник сигнала имеет большое внутреннее сопротивление и малую мощность. Эмиттерный повторитель позволяет изолировать слабый источник от влияния последующих каскадов усилителя.

Рис. 3.7. ВАХ усилителя.

Рис. 3.6. Схема заме- щения усилителя.

Эмиттерный повторитель, как и любой другой усилитель, можно представить в виде источника напряжения или тока с некоторым внутренним сопротивлением R _вых. (рис. 3.6). Именно так его "видит" нагрузка. Сопротивление R _вых. называется выходным сопротивлением усилителя. Оно ограничивает ток, который усилитель может отдавать нагрузке.

Выходное сопротивление эмиттерного повторителя проще и естественнее всего найти как дифференциальное сопротивление, то есть, отношение приращения напряжения на выходе усилителя к приращению тока при условии, что э.д.с. источника постоянна (рис. 3.5, 3.7):

.

Таким образом, выходное сопротивление эмиттерного повторителя мало, оно в сотни раз меньше внутреннего сопротивления источника входного сигнала. Поэтому эмиттерный повторитель может отдавать нагрузке большой ток.

Замечание 1. Знак "–" в последнем уравнении появился потому что знак приращения напряжения на выводах источника входного сигнала противоположен знаку приращения напряжения на внутреннем сопротивлении источника: если ток растет, то на зажимах источника напряжение падает, а на внутреннем сопротивлении источника оно растет.

Замечание 2. На схеме рис. 3.5. в качестве нагрузки используется эмиттерный резистор. Иногда нагрузку подключают параллельно эмиттерному резистору, при этом ее сопротивление намного меньше сопротивления резистора: .

Дата добавления: 2015-06-04