3 Сравнение различных схем включения транзистора

Основные схемы включения биполярного транзистора приведены на рис.3.3.

Для анализа этих схем вводят понятие коэффициента усиления транзистора по току К_I, по напряжению К_U и по мощности К_Р:

, , (3.13)

Часто выражают аналогичные параметры в логарифмических единицах, которые называются децибел:

, , , [дБ] (3.14)

Схема включения транзистора с общей базой характеризуется самым низким входным и самым высоким выходным сопротивлениями. Усиление входного сигнала происходит по напряжению и по мощности, однако эта схема не усиливает входной сигнал по току, что было рассмотрено в разделе 2. Однако эта схема обладает хорошими частотными характеристиками и позволяет наглядно раскрыть физику работы транзистора.

Схема с общим коллектором характеризуется самым высоким входным и самым низким выходным сопротивлениями. Усиление входного сигнала происходит по току и по мощности, однако эта схема не усиливает входной сигнал по напряжению, поэтому такую схему включения широко используют как буферный каскад для согласования высокого выходного сопротивления предыдущего каскада с низким входным сопротивлением последующего каскада.

Схема с общим эмиттером обладает наиболее оптимальными параметрами по входному и выходному сопротивлению. Кроме того, в этой схеме усиление входного сигнала происходит как по току, так и по напряжению. Вследствие этого схема включения транзистора нашла широкое применение в транзисторной технике.

В таблице 3.3 приведена сравнительная характеристика схем включения биполярного транзистора.

Таблица 3.3 – Сравнительная характеристика различных схем включения транзистора

Схема включения	К_I	К_U	К_Р	R_ВХ, Ом	R_ВЫХ, Ом	Примечание
с ОБ	≤1	до 1000	до 1000	до 100	до 100 000	ВЧ усилители
с ОЭ	10…500	>100	до 10 000	до 1000	до 5000	Усилители
с ОК	10…100	≤1	до 100	(10…100)·10³	100…1000	Буферные каскады

Рассмотрим основные характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером в активном режиме.

Так как ток коллектора равняется:

, (3.15)

где І_КО – обратный ток коллектора,

а ток эмиттера равняется:

, (3.16)

то получаем зависимость тока коллектора (выходного тока) от тока базы (входного тока) в виде:

. (3.17)

Или с учетом (3.11):

. (3.18)

Таким образом, ток коллектора будет значительно больше тока базы, т.е. коэффициент усиления по току транзистора в схеме с общим эмиттером будет существенно больше 1.

Для анализа работы транзистора с переменным сигналом используют понятие дифференциального коэффициента передачи базового тока

, (3.19)

который связан со статическим коэффициентом передачи как

. (3.20)

Входное сопротивление биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером достаточно большое и определяется, в основном, динамическим входным сопротивление эмиттерного перехода (r_Б_Э).

Коэффициент усиления по напряжению транзистора в схеме с общим эмиттером равняется

, (3.21)

где R_H – сопротивление нагрузки коллектора.

Таким образом, коэффициент усиления по напряжению транзистора в схеме с общим эмиттером будет существенно больше 1.

Коэффициент усиления по току транзистора равняется

, (3.22)

Выходное сопротивление транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, не высоко и примерно равняется сопротивлению резистора нагрузки R_H, включенного в коллекторную цепь.

Таким образом, схема включения транзистора с общим эмиттером обеспечивает усиление сигнала, как по току, так и по напряжению

Содержание