Усилительный каскад с общей базой

Принцип работы усилительного каскада с общей базой (ОБ) легко понять из рис.26.

Согласно формуле Эберса-Молла (9) током коллектора можно управлять, меняя напряжение U_БЭ. Напряжение U_БЭ можно изменять двояким образом: изменяя напряжение на базе или на эмиттере. В первом случае мы получаем схему с общим эмиттером (рис.26а), во втором – с общей базой (рис.26б).

В отсутствие входного сигнала схемы по существу одинаковы, т.е. их режимы по постоянному току рассчитываются по одним и тем же формулам. Но стоит подать на вход схем переменное напряжение, как проявится большое различие в работе схем. В схеме рис.26а увеличение входного напряжения вызывает уменьшение напряжения на коллекторе, поскольку с ростом U_БЭ возрастает ток коллектора.

На рис.26б увеличение входного напряжения, т.е. напряжения на эмиттере, вызывает уменьшение напряжения U_БЭ (поскольку U_Б неизменно), это приводит к уменьшению коллекторного тока и следовательно к росту напряжения на коллекторе. Таким образом, каскад с ОБ в отличие от усилительного каскада с ОЭ не меняет фазу усиливаемого сигнала.

Расчет параметров каскада с ОБ удобно провести, воспользовавшись моделью транзистора Эберса-Молла (рис.15). Согласно этой модели, входные и выходные цепи каскада с ОБ можно представить, как показано на рис.27.

Изменение U_ВХ на малую величину DU_ВХ приводит к изменению тока, текущего по входной цепи: . Но небольшое изменение тока эмиттера изменяет напряжение U_БЭ очень мало (вспомним, что изменение I_К»I_Э в 10 раз соответствует изменению U_БЭ всего на 60 мВ). Поэтому можно считать, что для входного тока r_Э и R_Э включены параллельно, т.е. для схемы с ОБ

r_ВХ=R_Э||r_Э. (53)

А если учесть, что для стабильной работы каскада (см. расчеты для схемы с ОЭ) также, как и для схем с ОЭ, обычно выбирают R_Э>>r_Э,то

. (54)

Аналогично каскаду с ОЭ, а у него такая же выходная цепь, как и у каскада с ОБ, можно получить, что

r_ВЫХ»R_К. (55)

Коэффициент усиления по напряжению , (напомним, что ), , отсюда

. (56)

Основным недостатком схемы с ОБ является низкое входное сопротивление (обычно r_ВХ~10¸50 Ом). Однако на высокой частоте усилительный каскад с ОБ имеет некоторые преимущества по сравнению с каскадом с ОЭ.

В схеме усилителя с ОЭ верхняя граница усиления определяется эффектом Миллера (формула(40)). В схеме с ОБ эффект Миллера отсутствует. Верхняя граница усиления каскада с ОБ определяется фильтрами низких частот, образованных резисторами, и паразитными емкостями схемы (рис.28а), также падением b(f) с ростом частоты.

С учетом того, что r_Э<<r_Г, можно считать, что в схеме есть два фильтра нижних частот: входной фильтр, для которого

, (57)

и выходной фильтр, для которого

. (58)

Для входного фильтра эффект Миллера проявляется в том, что емкость входит в формулу с отрицательным знаком (так как К_U>0), уменьшая действие паразитных емкостей каскада, а не увеличивая их действующее значение, как в каскаде с ОЭ. По этой причине верхняя граница усиления каскада с ОБ определяется тем, какая из величин больше ‑ f_В1, f_В2 или f_Г. При правильном выборе R_К и малой емкости монтажа можно добиться того, что f_В1~f_В2~f_Г, и тогда для каскада с общей базой

f_В=f_Г. (59)

Малое входное сопротивление каскада с ОБ и достаточно высокое выходное сопротивление преодолеваются тем, что каскады с ОБ используют чаще всего в комбинации ОК‑ОБ или ОК‑ОБ‑ОК.

Дата добавления: 2015-07-02