Схема с общей базой

Схема включения транзистора с общей базой (ОБ) изображена на рис. 4.8. Входным электродом является эмиттер (входной сигнал U_вx приложен к переходу эмиттер – база, база по переменному сигналу заземлена). Выходным электродом является коллектор; с учетом того, что база по переменному сигналу заземлена, можно считать, что U_выx = f_K, т. е. U_выx≈ равно переменному напряжению между коллектором и базой. База является, таким образом, «общим электродом» для входного и выходного сигналов, откуда и происходит название схемы.

Назначение элементов R_Б1, R_Б2, С_P1, С_P2 и R_K в схеме с ОБ такое же, как и в схеме с ОЭ. Дополнительными, в сравнении со схемой с ОЭ, элементами являются C_Би R_Э. Базовая емкость C_Б обеспечивает заземление базы по переменному сигналу. Непосредственное соединение базы с землей возможно только при наличии двух разнополярных источников питания: в самом деле, если f_Б = 0 не только по переменному сигналу, а и по постоянному смещению, то для того чтобы р–n-переход эмиттер – база был открыт (f_Б > f_Э), на эмиттер надо подавать постоянное отрицательное напряжение (на коллектор подается положительное напряжение). Чтобы избежать двухполярного питания, эмиттер заземляют, а на базу с помощью базового делителя подают положительное смещение f_{Б =} = E(R_Б2/(R_Б1 + R_Б2)).

Рис. 4.8

Сопротивление R_Э служит для того, чтобы на эмиттер можно было подавать переменный входной сигнал. Схема работает следующим образом. Когда U_вx≈ имеет положительную полярность, f_Э возрастает, в результате чего U_БЭ = f_Б – f_Э = f_Б= – f_Э снижается и p–n-переход эмиттер-база частично закрывается. Ток I_Э уменьшается, в результате уменьшается и ток I_K ≈ I_Э, снижается падение напряжения на сопротивлении R_K, а потенциал f_K = Е – I_KR_K возрастет. Так как f_K≈ ≈ U_выx≈, то при увеличении мгновенного значения U_вx≈ увеличивается и мгновенное значение U_выx≈. При отрицательной полярности U_вx≈ происходят аналогичные процессы. Коэффициент усиления по напряжению K_U = U_выx≈/U_вx≈ = (I_KR_K)/(I_Э R_Э) ≈≈ R_K/ R_Э.

Коэффициент передачи по току К_I = I_вых/I_вх = I_К/I_Э ≈ 1.

Таким образом, видно, что схема с общей базой не меняет фазу сигнала. Входное сопротивление R_вх = R_Э. При этом возникает следующая дилемма: с одной стороны, исходя из требования R_K > R_Э (чтобы K_U превосходил единицу), эмиттерное сопротивление следует выбирать малым; с другой стороны, каскад с низкоомным R_вx будет шунтировать выход предыдущей схемы, поэтому R_Э надо выбирать побольше. Реально значение R_Э составляют десятки ом, и схема с ОБ имеет малое входное сопротивление.

Выходное сопротивление ненагруженной схемы R_вых определяется параллельным соединением R_K и (r_KЭ + R_Э) и составляет обычно сотни ом – единицы килоом.

Амплитудная характеристика схемы с ОБ аналогична амплитудной характеристике схемы с общим эмиттером. Но реально К_U в схеме с ОБ ниже, чем К_U в схеме с ОЭ, поэтому предельная амплитуда входного сигнала, который можно усилить без нелинейных искажений, у схемы с ОБ больше, чем у схемы с ОЭ.

Амплитудно-частотная характеристика К_U = К_U(f) у схемы с ОБ аналогична АЧХ схемы с ОЭ, но в области средних частот идет ниже последней (так как К_{U ОБ} < К_{U OЭ}). На низких частотах разделительные емкости сильнее, чем в схеме с ОЭ, сказываются на работе схемы с ОБ, так как у схемы с ОБ малое R_вx, и эквивалентное сопротивление С_р становится малым в сравнении с R_вx при больших частотах, нежели в схеме с ОЭ. На высоких частотах спад АЧХ схемы с ОБ происходит также немного раньше, чем у схемы с ОЭ, так как R _{выx ОБ} немного больше, чем R_{выx ОЭ}.

Фазочастотная характеристика Dj = Dj(f) отлична от нуля на низких (Dj > 0) и на высоких частотах (Dj < 0).