Каскады на биполярных транзисторах
Схема с общим эмиттером
В схеме УК с общим эмиттером (ОЭ) входной сигнал поступает на входы база-эмиттер, а выходной снимается с коллектора (рис. 2.1):
, 
.
Ток эмиттера примерно равен току коллектора:
, 
.
Входное сопротивление схемы равно:
,
и обычно составляет единицы кОм.
Рис. 2.1
Выходное сопротивление схемы с ОЭ определяется обратно включенным коллекторным переходом и составляет обычно сотни кОм, поэтому 
.
КУ схемы по току:
,
где 
(иногда обозначают 
) – коэффициент передачи тока из базы в коллектор.
Так как 
, то 
.
КУ по напряжению:
, 
.
КУ по мощности равен произведению коэффициентов 
и 
:
, 
.
Выводы:
· схема с ОЭ обеспечивает усиление входного сигнала по току, напряжению и мощности;
· схема с ОЭ используется в усилителях, генераторах, формирователях сигналов и является самой распространенной.
Схема с общей базой
В схеме УК с общей базой (ОБ) входной сигнал поступает на эмиттер, а выходной снимается с коллектора (рис. 2.2):
, 
.
Входным сопротивлением схемы с ОБ является сопротивление открытого эмиттерного p-n-перехода, которое обычно составляет десятки Ом. Входное сопротивление схемы с ОБ значительно меньше, чем в схеме с ОЭ:
.
Рис. 2.2
Выходное сопротивление схемы с ОБ определяется обратно включенным коллекторным переходом и составляет обычно несколько МОм (самое большое из трех видов схем!), И, конечно же 
.
КУ схемы по току:
,
где 
– коэффициент передачи тока из эмиттера в коллектор (для схемы с ОБ составляет 0,95…0,99).
КУ по напряжению:
.
Поскольку 
, то 
и составляет обычно несколько сотен или тысяч.
КУ по мощности:
.
Выводы:
· схема с ОБ абсолютно не обеспечивает усиление входного сигнала по току, но обладает максимальным усилением по напряжению;
· схема с ОБ используется на наиболее высоких частотах, а также при работе на высокоомную нагрузку.
Схема с общим коллектором
В схеме УК с общим коллектором (ОК) входной сигнал поступает на входы база-коллектор, а выходной снимается с эмиттера (рис. 2.3):
, 
.
Входное сопротивление схемы с ОК велико (сотни и тысячи кОм) и равно:
.
Рис. 2.3
Выходное сопротивление схемы с ОК составляет десятки Ом, т.е. 
.
КУ схемы по току:
.
КУ по напряжению:
.
КУ по мощности:
.
Выводы:
· схему с ОК обычно называют эмиттерным повторителем, т.к. нагрузка включена в цепь эмиттера;
· схема обеспечивает усиление входного сигнала по току и мощности, но не обеспечивает усиление по напряжению;
· схема отличается высоким входным и малым выходным сопротивлениями;
· схема с ОК широко используется в качестве согласующего каскада.
2.4. Представление параметров УК с различными схемами включения через g- и h-параметры
Представление параметров УК с различными схемами включения через g- и h-параметры приведено в табл. 2.1.
Таблица 2.1
| Тип схемы | gвх | gвых | KU | KI |
| ОЭ | 
| 
| 
| 
|
| ОК | 
| 
| 
| 
|
| ОБ | 
|
| 
| 
|
Способы коррекции АЧХ
Нередко АЧХ УК требуется расширить либо в сторону ВЧ, либо в сторону НЧ, либо в обе стороны. Изменение АЧХ (а следовательно и ПХ) УК называют коррекцией. УК с коррекцией, усиливающие сигналы с очень широкой полосой частот ( 
), называют широкополосными каскадами. Широкополосные каскады применяют как для усиления непрерывных широкополосных сигналов, так и для усиления импульсных сигналов с малым временем установления и большим диапазоном длительности импульсов.
Изменение АЧХ каскада в области низких частот, а следовательно, и его ПХ в области больших времен, называют НЧ коррекцией.
Изменение АЧХ каскада в области верхних частот, а следовательно, и его ПХ в области малых времен, называют ВЧ коррекцией.