Каскад по схеме с общим коллектором (ОК)

коллектор транзистора в схеме усилительного каскада ОК по переменному току заземлен (т.е. соединен с корпусом) через источник питания U_ИП (рис.1). при этом входное напряжение подключено между базой и коллектором, а выходное – снимается непосредственно с эмиттера транзистора. Особенностью каскада является наличие 100 % отрицательной обратной связи, в результате действия которой коэффициент усиления по напряжению K_u чуть меньше 1, так как U_вых=U_вх-U_бэ. Действительно,

. (1)

Как правило U_бэ <<U_вх , соответственно K_u стремится к 1 и U_вых ≈ U_вх. Выходное сопротивление в каскаде ОК совпадает с входным по фазе. Так, например, при поступлении положительного приращения входного напряжения ток базы увеличивается, вызывая возрастание токов коллектора и эмиттера. Это приводит к увеличению падения переменного напряжения на сопротивлении R_эн, с которого снимается выходное напряжение. При подаче же отрицательного приращения входного напряжения выходное напряжение также получит отрицательное приращение.

Таким образом, выходной сигнал повторяет входной и по амплитуде, и по фазе, поэтому усилительный каскад ОК называют эмиттерным повторителем.

Рис.1. Усилительный каскад с ОК.

Режим работы усилительного каскада ОК по постоянному току определяется резистором R_Б1, R_Б2, R_э. Делитель напряжения R_Б1, R_Б2 и разделительные конденсаторы Ср₁, Ср₂ выполняют те же функции, что и в каскаде ОЭ. При расчете каскада ОК по постоянному току используют графоаналитический метод по аналогии со схемой ОЭ. Линию нагрузки по постоянному току в этом случае проводят также через две точки:

1. I_кх=0, U_кх= U_ИП;

2. U_кз=0, I_кз= U_ИП / R_э.

Нагрузочная прямая по переменному току строится, также как и в случае каскада с ОЭ, с той разницей, что нагрузка по переменному току находится по формуле

R_эн = R_э R_н / ( R_э+ R_н) (2)

Коэффициент усиления по току эмиттерного повторителя почти такой же, как и у каскада ОЭ:

К₁=I_н /I_вх ≈ I_э /I_б ≈(I_k+I_б)/I≈ h₂₁+1. (3)

Входное сопротивление транзистора в схеме с ОК

. (4)

Получается, что входное сопротивление в h₂₁ раз (десятки - сотни) превышает выходное сопротивление. Базовый делитель должен быть достаточно высокоомным, так как он включен параллельно транзистору. В итоге входное сопротивление каскада будет определяться как

(5)

Выходное сопротивление:

R_вых=U_вых / I_н ≈ U_вх / I_э = h₁₁ / (h₂₁+1)≈ h₁₁ / h₂₁. (6)

Соответственно, выходное сопротивление каскада с ОК в h₂₁ раз (десятки - сотни) меньше выходного сопротивления транзистора.

Достаточно высокое входное (до 500 кОм и выше) и сравнительно малое выходное (десятки Ом) сопротивления позволяют использовать эмиттерный повторитель в качестве усилителя мощности для согласования высокоомного (маломощного) генератора с низкоомной нагрузкой.

Основные свойства усилителя по схеме с общим коллектором:

1) коэффициент усиления напряжения близок к 1, но ее не превосходит;

2) коэффициент усиления тока приблизительно равен коэффициенту передачи тока базы h_21Э;

3) входное сопротивление без учета влияния базового делителя значительно больше ;

4) выходная проводимость при наличии на входе базового делителя, тем больше, чем больше проводимость делителя.