Эмиттерный повторитель

Рис. 6.20.

Схема эмиттерного повторителя.

В качестве примера устройства с сильной отрицательной обратной связью (где U_БЭ = U_BX – U_ВЫХ ) рассмотрим эмиттерный повторитель, изображённый на рис. 6.20.

На эквивалентной схеме рис. 6.21 коллектор соединён по переменной составляющей тока с общим проводом цепи. Эта схема поэтому и называется – каскад с общим коллектором.

Обозначим

А

Рис. 6.21 А.

Эквивалентная схема эмиттерного повторителя (см. рис. 6.20). Внутри шестиугольника – эквивалентная схема транзистора.

Здесь β – коэффициент усиления транзистора по току.

Заметьте, эквивалентная схема построена для переменного тока, поэтому на ней все токи переменные.

Б

Рис. 6.21 Б.

Так как по переменному току коллектор соединён с общим проводом, то лучше эквивалентную схему перерисовать так.

Из анализа эквивалентной схемы рис. 6.21 следует, что если R_ГЕН << R_BX , r_K >> R_H и ёмкость разделительного конденсатора достаточно велика, то есть С_Р >> 1/(ω_Н R), то:

I_Э = I_Б +I_K = I_Б +β I_Б = I_Б (1+β) . (6.26)

U_ВЫХ = R_H I_Э = R_H I_Б (1+β) . (6.27)

U_BX = U_ВЫХ + U_БЭ = I_Э R_H +I_Б r_Б + I_Э r_Э = I_Б r_Б + I_Э (R_H + r_Э ) ₌

(подставляем I_Э из (6.26)) = I_Б (r_Б + (1+β)·(R_H + r_Э )). (6.28)

Отсюда коэффициент усиления эмиттерного повторителя:

(6.29)

Из литературы мы узнали, что: r_К ~ 10⁵ Ом, а r_Б ~ r_Э ~ 10¹ Ом.

Если положить R_H = 1 кОм,а β транзистора = 100,то получится: K ≈ 0.99.

Коэффициент усиления эмиттерного повторителя всегда чуть меньше единицы.

Тогда входное сопротивление эмиттерного повторителя:

при r_Э и r_Б << R_H . R_ВЫХ ≈ 10 Ом. (6.30)

Эмиттерный повторитель применяется для согласования сопротивлений. Каскад с общим эмиттером обладает входным сопротивлением порядка килоома, и перед ним можно поставить эмиттерный повторитель с довольно высоким входным сопротивлением. Он повторяет входной сигнал и не шунтирует источник сигнала. Выходное сопротивление повторителя много меньше сопротивления нагрузки.

Усилители на полевых транзисторах (в отличие от усилителей на биполярных транзисторах) по своей природе обладают высоким входным сопротивлением и обычно не нуждаются в каскадах с общим стоком.

Эмиттерный повторитель также применяется для увеличения стабилизируемой мощности. Наш стабилизатор (см. рис. 4.30) можно включить в качестве входной цепи эмиттерного повторителя. Вот так:

А Б

Рис. 6.22 А и Б.

Простейший стабилизатор с транзистором. На рис. 6.22 А лучше видно, что стабилитрон просто задаёт входное напряжение эмиттерного повторителя.
Чаще всего эту схему рисуют как на рис. 6.22 Б.

Выходное сопротивление эмиттерного повторителя маленькое, и с его помощью можно получить стабильное напряжение при бόльших токах нагрузки. Базовый ток при изменении тока нагрузки меняется мало, и это увеличивает диапазон стабилизации.

Для увеличения коэффициента стабилизации применяют более сложные схемы.