Усилительный каскад с общим эмиттером

Принцип действия усилителя, построенного по схеме с общим эмиттером, рассмотрим на примере схемы, исследуемой в лабораторной работе и представленной на рис. 2.

Схема работает следующим образом. Пусть напряжение на входе транзистора (U_б) возросло. Это вызовет отпирание транзистора, увеличение тока базы I_б, и, следовательно, токов коллектора I_к и эмиттера I_э. Напряжение на выходе транзистора, как уже было указано выше, снимается с коллектора транзистора и определяется как U_вых=U_к=E_п - I_к×R_к. (6)

Нетрудно заметить, что с ростом коллекторного тока напряжение на выходе будет уменьшаться. Таким образом, приращения напряжения на входе dU_вх и на выходе dU_вых имеют разные знаки, но поскольку dU_вых >>dU_вх, то коэффициент усиления по напряжению ½K_U½>1.

В этой схеме переменный резистор R_п используется для изменения напряжения на входе с целью задания режима покоя транзистора, то есть режима исходной рабочей точки.

Резистор в цепи базы R_б служит для того, чтобы при исследованиях ток базы транзистора не превысил предельно допустимых значений.

Резисторы R_э (на схеме он представлен последовательным соединением резисторов R_э1 и R_э2) и резистор R_п, составляют цепь отрицательной обратной связи (ООС), предназначенную для стабилизации режима исходной рабочей точки при изменении температуры и Е_п. Следует отметить, что под отрицательной обратной связью понимают процесс передачи части выходного сигнала на вход усилительного каскада с обратным знаком по отношению к входному сигналу.

Действие ООС объясняется следующим образом. При увеличении, например, температуры происходит увеличение коллекторного тока транзистора и возрастание тока эмиттера. Вследствие этого возрастает падение на резисторе R_э, которое равно U_э=I_э·R_э. Так как напряжение на базе строго фиксировано источником входного сигнала, а напряжение на переходе база-эмиттер U_бэ = U_б - U_э, то рост напряжения U_э вызывает уменьшение напряжения U_бэ, что в свою очередь приводит к призакрыванию транзистора. При этом ток базы уменьшается, а значит, уменьшается и ток коллектора. Тем самым производится компенсация первоначального увеличения тока коллектора.

Включение R_э в цепь эмиттера изменяет работу каскада и при подключении переменного сигнала. Переменный ток эмиттера создает на резисторе R_э падение напряжения U_э=I_э·R_э, которое уменьшает усиливаемое напряжение, подводимое к базе, поскольку U_бэ=U_вх-U_э. При этом снижается и коэффициент усиления каскада, так как действует ООС как по постоянному, так и по переменному току. Для исключения ООС на переменном токе резистор R_э шунтируют конденсатором С_э достаточно большой емкости (в этой схеме – только его часть – R_э2). Поскольку сопротивление конденсатора в диапазоне рабочих частот усилителя мало, то переменный ток, протекая по нему, не создает существенного падения напряжения на С_э и резисторе R_э2. При этом К_U~ возрастает.

Конденсаторы C_вх и С_вых – разделительные. Конденсатор С_вх препятствует протеканию постоянного тока от источника входного сигнала в цепь базы транзистора. Конденсатор С_вых выполняет аналогичную функцию – он препятствует влиянию постоянного тока от источника питания на выходные цепи усилителя и ИРТ последующих каскадов, если они имеются.