Схемы включения транзистора

Транзистор может быть включен в усилительный каскад тремя различ­ными способами: по схеме с общей базой (ОБ), сообщим эмиттером (ОЭ), и с общим коллектором (ОК).

Такая терминология указывает, какой из электродов транзистора является общим для его входной и выходной цепе й. Различные схемы включения имеют различные свойства, но принцип усиления у них одинаков.

Схема с ОБ

Эта схема ( рис.1) рассматривалась нами выше для поясне­ния принципа работы транзистора.

Входной сигнал прикладывается к выводам эмит­тера и базы, а источник питания U_Kи нагрузка R_Hвключены между выводами коллектора и базы. Усилительный каскад, собранный по схеме с ОБ обладает малым входным сопротивлением (единицы Ом) и большим выходным сопротивлением (1-10 МОм).

Рис.1 схема с ОБ

 

При отсутствии переменного входного сигнала (U_ВХ =0) через транзистортекут токи покоя-Iоэ, Iок, т.к базо-эмиттерный переход открыт напряжением смещения Е_см, на делителе напряжения R_б1 и R_б2 (статический режим работы)

При подаче на вход транзистора последовательно с напряжением E_см переменного входного напряжения U_вx ток I_э становится также переменным, повторяющим по форме входное напряжение.

При этом будет изменяться количество электронов вводимых из эмиттера в базу (для транзистора n-p-n), а следовательно, и ток коллектора 1_К в цепи коллектора.

Этот ток, проходя по сопротив­лению нагрузки R_H, создает на нем переменное напряжение, также повторяющее по форме входной сигнал.

Переменная составляющая выходного на­пряжения U_H отделяется с помощью конденсатора С от постоянной состав­ляющей и подается на выход усилителя (переменное напряжение Uвых).

В схеме с ОБ полярности входного и выходного сигналов совпадают.

Коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности схемы с ОБ были рассмотрены выше.

Схема с ОК

В схеме с ОК ( рис.2 ) входным током является I_б, авы­ходным током, протекающим по нагрузке – I_Э.

 

Рис.2 Схема с ОК

 

В отличие от схемы с ОБ, схема с ОК усиливает сигнал по току.

Коэффициент усиления по току (в системе h-параметров - h_21к) для этой схемы равен:

 

К_I =DI_э/DI_б =DIэ/(DI_э-DI_к)=1/(1-DI_к/DI_э)=1/(1- a) > 10 (1)

 

Входное сопротивление R_вх схемы с ОК очень велико (десятки - сотни кОм),

а выходное R_вых - мало (десятки - сотни Ом)

 

Коэффициент усиления по напряжению К_и < 1 (0,9 - 0,95);

Коэффициент усиления по мощности К_Р порядка 10-100.

 

Схема применяется в основном для согласования сопротивлений между отдель­ными каскадами усилителя или между выхо­дом усилителя и низкоомной нагрузкой.

Схема с ОК не изменяет полярности выход­ного сигнала.

Схема с ОЭ

Наиболее распространенная схема включения БТ (рис.3).

Входной сигнал прикладывается к выводам эмиттера и базы, а источник пита­ния коллектора, и последовательно соединенное с ним R_H, включены между выводами эмиттера и коллектора.

Таким образом, эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей.

 

 

 

Рис.3 Схема с ОЭ

 

Особенностью схемы с ОЭ является то, что вход­ным током является I_Б. Поэтому входное сопро­тивление каскада с ОЭ R_6X значительно выше, чем входное сопротивление каскада с ОБ, и составляет сотни Ом.

Выходное сопротивление R_ВЫХ в схеме с ОЭ также доста­точно велико - десятки кОм.

Важнейшим достоинством схемы с ОЭ является большое усиление по току (10-100):

КI = DIк/DI_б (2)

Обычно КI обозначают буквой b (в системе h- параметров - h_21Э).

 

b=DIк/DI_Б=DIк/(DI_Э-DIк)=1/(DI_Э/DI_К)-1 (3)

 

помня, что a =DI_К/DI_Э

b =a/1-a (4)

Коэффициент усиления по напряжению для схемы с ОЭ имеет приблизительно такую же величину, как и в схеме ОБ

 

DU_вых= DI_K R_н

K_U= DI_K R_н / DU_ВХ (5)

 

Чем больше коэффициент a, тем ближе по своей величине 1_К к Iэ и выше усиление по напряжению. Коэффициент усиления по мощности для схемы с ОЭ равен:

 

K _P = K _I K _U = b K _U (6)

 

оказывается значительно выше, чем для схемы с ОБ и может достигать величи­ны нескольких тысяч (до 10000).

Выходной сигнал схемы с ОЭ имеет противоположную полярность по отноше­нию к входному.