Сравнение усилительных свойств транзистора в различных схемах включения
Для сравнения усилительных свойств воспользуемся физическими эквивалентными схемами, пренебрегая емкостями и полагая, что во всех схемах обеспечивается одинаковый режимработы по постоянному току.
Схема с общим эмиттером
Принципиальная схема усилительного каскада с ОЭ представлена на рис. 4.25, а физическая эквивалентная схема транзистора — на рис. 4.29, б. Будем считать, что в цепи коллектора включен нагрузочный резистор Rк, а в цепи эмиттера — резистор Rэ, повышающий стабильность работы каскада. Пренебрегаем сопротивлением r•к. Тогда эквивалентная схема примет вид, показанный на рис. 4.31. Из схемы следует, что коэффициент усиления тока 
, а выходное напряжение 
.
Напряжение на входе схемы по закону Кирхгофа равно
Учтем, что 
тогда
(4.92)
Следовательно, коэффициент усиления напряжения равен
. (4.93)
Если Rэ = 0, то с учетом соотношения (4,84) получаем
(4.94)
Знак «минус» указывает на то, что выходное напряжение противофазно с входным.
При 
. с учетом того, что 
, коэффициент усиления напряжения становится равным
(4.95)
Если Rэ >> rэ то
(4.96)
Входное сопротивление равно
(4.97)
При Rэ = 0 входное сопротивление равно h11э; при Rэ >> rэ .
(4.98)
Выходное сопротивление равно
. (4.99)
Схема с общей базой
Принципиальная схема с ОБ представлена на рис. 4.32, а. Режим работы по постоянному току обеспечивается в ней резисторами Rк и Rб. Конденсатор Сб необходим для соединения базы по переменному току с общей шиной.
Источник сигнала должен обеспечивать прохождение постоянного тока эмиттера. Заменяя транзистор его эквивалентной схемой, получаем эквивалентную схему усилителя (рис. 4.32, б). В этой схеме коэффициент усиления тока 
, а напряжение на выходе
Напряжение на входе схемы равно
Учтем, что 
тогда
(4.100)
Следовательно, коэффициент усиления напряжения равен
(4.101)
Поворота фазы усиливаемого напряжения в этом случае не происходит.
Если 
, то 
. Сравнивая полученный результат с (4.95), приходим к выводу, что схема с ОБ дает такое же усиление напряжения, как и схема с ОЭ, но без поворота фазы.
Входное сопротивление равно
(4.102)
В схеме с ОЭ 
; в схеме с ОБ h11б ≈ rэ. Следовательно,
. (4.103)
Таким образом, в схеме с ОБ h11б примерно в h21э раз меньше, чем в схеме с ОЭ. Выходное сопротивление схемы с ОБ такое же, как и схемы с ОЭ.
Схема с общим коллектором
Принципиальная схема усилителя с ОК представлена на рис. 4.33, а. В этой схеме режим работы по постоянному току обеспечивается резисторами R6 и Rэ. Для определения положения исходной рабочей точки (ИРТ) надо, как показано на рис. 4.33, в, построить вольт-амперную характеристику резистора Rэ: iэ = u/Rэ, и семейство характеристик 
.
Положение ИРТ находят по пересечению вольт-амперной характеристики резистора с одной из характеристик транзистора, соответствующей постоянному току базы Iб0. В этом случае напряжение источника питания Eи.п распределится между транзистором (Uкэ0) и резистором (Uэ0). При подаче на базу переменного напряжения изменяется ток базы, и рабочая точка перемещается вдоль нагрузочной линии, соответственно изменяются напряжение и ток эмиттера.
Воспользовавшись эквивалентной схемой транзистора (рис. 4.29, б), получаем эквивалентную схему усилителя (рис. 4.33, б), в которой
,
С учетом того, что Iэ = (h2э + 1)Iб, коэффициент усиления напряжения равен
(4.104)
Пренебрегая r'6, получаем
(4.105)
Таким образом, схема с ОК не дает усиления напряжения и не поворачивает фазу, поэтому ее называют эмиттерным повторителем.
Коэффициент усиления тока в этой схеме равен
(4.106)
То есть схема с ОК, не давая усиления напряжения, дает усиление тока, а следовательно, мощности сигнала, поданного на ее вход.
Входная цепь схемы с ОК такая же, как и схемы с ОЭ, поэтому входное сопротивление определяется соотношением (4.98).
При расчете выходного сопротивления учтем, что выходной ток Iэ создается как генератором h21э*Iб, так и источником сигнала Uг, обладающим внутренним сопротивлением Rг
Из эквивалентной схемы следует:
(4.107)
Обозначим:
(4.108)
Тогда
.
Отсюда получим
(4.109)
Следовательно,
(4.110)
Выходной ток короткого замыкания находят при Rэ = 0:
(4.111)
Следовательно,
(4.112)
Если Rэ >> R', то
(4.113)
Пренебрегая rэ и r’б и учитывая, что 
, получаем
(4.114)
Таким образом, схема с ОК, имея высокое входное сопротивление, обладает очень низким выходным сопротивлением.
Сопоставляя полученные результаты, можно сделать выводы:
□ Схема с ОЭ обеспечивает большое усиление тока и напряжения и поворачивает фазу усиливаемого напряжения на 180°.
□ Схема с ОБ усиливает напряжение, но не усиливает ток, при этом фаза выходного напряжения не меняется.
□ Схема с ОК усиливает ток, но не усиливает напряжение.