Усилительный каскад с общим эмиттером

Рис. 2.1. Схема усилительного RC - каскада

с общим эмиттером

Назначение элементов В этом каскаде эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей, а резистор R _k, с помощью которого создается выходное напряжение, включается в коллекторную цепь транзистора. Полярность источника питания зависит от типа транзистора.

Резисторы R1 и R2, обеспечивают работу входной цепи транзистора в режиме покоя, т.е. в отсутствие входного сигнала. Благодаря этому делителю можно получить оптимальные значения тока базы I_бп и напряжения между базой и эмиттером U_бп, соответствующие середине линейного участка входной характеристики.

Конденсатор С1 служит для включения источника переменной входной ЭДС е_вх, с внутренним сопротивлением R_вн в цепь базы. В отсутствие этого конденсатора в цепи источника входного сигнала создавался бы постоянный ток от источника питания Е_к, который мог бы вызвать падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника сигнала, изменяющее режим работы транзистора и приводящее к нагреву источника сигнала. Аналогичный конденсатор связи можно включить и на выходе усилительного каскада, что обеспечивает выделение из коллекторного напряжения переменной составляющей, которая может подаваться на нагрузочный резистор R_н или нагрузочное устройство с сопротивлением R_н.

Принцип действия

Для коллекторной цепи усилительного каскада в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно записать следующее уравнение электрического состояния:

E_K = U_K + R_KI_K.

Поскольку коллекторный ток во много раз превышает ток базы, а сопротивление R3=R_к больше R_вх, выходное напряжение усилительного каскада с общим эмиттером получается во много раз больше входного напряжения, что и называется эффектом усиления.

Если изменения входного напряжения, тока базы i_б и тока коллектора i_к укладываются в линейные участки входной и переходной характеристик, то форма входного напряжения будет соответствовать форме входного напряжения.

Существенным недостатком транзисторов является зависимость их параметров от температуры. Для уменьшения влияния температуры на характеристику усилительного каскада с общим эмиттером в цепь эмиттера включают резистор R _э, шунтированный конденсатором С _э. В цепи базы для создания начального напряжения смещения U_бэ между базой и эмиттером применен делитель R 2 -R 1. Напряжение U _бэ зависит от сопротивления резисторов

При наличии резистора R _э увеличение эмиттерного тока I _э= I _б+ I _k из-за повышения температуры приводит к возрастанию падения напряжения на резисторе R _э. Это вызывает снижение потенциала базы по отношению к потенциалу эмиттера, а следовательно, уменьшению токов I _э и I _к. Уменьшение коллекторного тока за счет действия резистора R _э не может полностью скомпенсировать рост его за счет повышения температуры, но влияние температуры на ток I _к при этом во много раз снижается. Для ослабления ООС параллельно резистору R _э включают конденсатор С _э. Емкость конденсатора С _э выбирают таким образом, чтобы для всех частот усиливаемого напряжения его сопротивление было много меньше R _э. При этом падение напряжения на участке R _э  С _э от переменной составляющей i _э будет незначительным, поэтому усиливаемое напряжение практически равно входному напряжению: u _бэ = u _вх. Такой способ температурной стабилизации называют эмиттерной стабилизацией.