Эмиттерный повторитель. 
Обратная связь

В качестве согласующего усилителя часто используется эмиттерный повторитель (ЭП) — каскад, в котором транзистор включен по схеме с общим коллектором.

Схема эмиттерного повторителя приведена на рис. 2.4.1. В этой схеме нет коллекторного резистора, но для создания выходного напряжения включен резистор R₃ в цепь эмиттера.

Другой особенностью схемы является способ формирования рабочей точки покоя транзистора. Постоянные ток и напряжение между базой.

Рис. 2.4.1. Схема эмиттерного повторителя.

и эмиттером транзистора формируются источником Е_к и резисторами R., /?" и R₃:

Здесь учтено, что постоянный ток базы транзистора сравнительно небольшой и приближенно резисторы R'_B и R" _B имеют одно значение тока, т. е. они соединены последовательно.

Схема замещения ЭП в линейном режиме, который можно получить при амплитуде входного напряжения, не превышающей половины напряжения источника Е_к, приведена на рис. 2.4.2. Здесь в схеме замещения БТ (выделена пунктиром) исключен емкостной элемент С_п, который отображал частотные свойства транзистора. Резистивный элемент R_{B эк} отражает параллельное соединение резисторов R'_B и R_B, так как сопротивление источника ЭДС Е_к по переменному току равно нулю. Поэтому эквивалентное входное сопротивление ЭП R_B3K = R'_BR_B/(R'_B + R_B). Нагрузка R_u подключается параллельно R₃ через конденсатор С₂. Далее для упрощения примем, что R_u R₃, т. е. нагрузка отключена. Внутреннее сопротивление источника сигнала R_m. примем равным нулю. В полосе пропускания реактивное сопротивление X_Ci <5С R_{B эк} и Х₀₎ -С R_u.

Рис. 2.4.2. Линейная схема замещения эмиттерного повторителя.

Из приведенной выше схемы замещения можно получить выражения для коэффициента передачи ЭП по напряжению:

Учитывая, что /г₂₁ 1 и h₂₂R₃ 1, получаем.

Из этого выражения следует, что К_и < 1, но так как й_и и R₃ — величины одного порядка и 1//г₂₁ 1, то K_v ~ 1 и и_вых ~ и_вх. Именно это свойство дало название этому устройству — эмиттерный повторитель. Заметим, что это справедливо, пока нет нелинейных искажений.

Такое необычное свойство получено благодаря отрицательной обратной связи, образованной резистором R₃. Он одновременно создает выходное напряжение и управляющее напряжение и_Б в цепи базы вместе с входным напряжением: и_Б = и_пх — и_ВЬ1Х, уменьшая его. Благодаря этому нелинейные искажения начинаются, когда амплитуда выходного напряжение достигает половины ЭДС Е_к.

Возникает вопрос: какова польза от такого устройства? Имеются следующие достоинства.

ЭП имеет большое входное сопротивление: где R_KX = UJI_ax = /?_и/(1 — К_и), и весьма малое выходное сопротивление:

ЭП можно использовать в качестве усилителей тока и мощности. Так, коэффициент усиления по току и мощности значительно больше единицы:

Пример 2.4.1.

Определить коэффициенты усиления по напряжению K_vи по току К, входное R_liX и выходное сопротивления R_Bbtx усилительного каскада с общим коллектором на БТ, у которого h_n = 330 Ом, /г₂₁ = 56, h₂₂ = 0,0625 мСм, при R₃ = 1 кОм. Принять, что Д_Б эк «R_BX>m.

Решение

Из выражения (2.4.2) следует:

Из формулы (2.4.4) следует, что R_BX = R_BXim = А_и/(1 — К_и) = 330/(1 — 0,994) = = 55 кОм.

По формуле (2.4.6) получаем К_{= K_VR_BX/R₃ = 0,994−55 -10³/10³ = 54,7.

По формуле (2.4.5) получаем R_BUX" Л_и/(1 + k_n) = 330/(1 + 56) = 5,8 Ом.

Упражнение 2.4.1.

Найти значения K_w K_r R_BX и Л_вых эмиттерного повторителя на транзисторе, у которого h_n = 1300 Ом, h_2[ = 100, h₂₂ = 10″⁴ См, при R₃ = 2 кОм.