3. Анализ эмиттерного повторителя

3.1. Выходное сопоставление

Выходное сопротивление ЭП (рис. 1б) . Для определения нужно на рис. 1б положить Ег = 0. Тогда между базой и землей останется лишь внутреннее сопротивление эквивалентного генератора Rг (рис. 6а), а выходное сопротивление транзистора можно записать по аналогии с входным сопротивлением в схеме с ОБ.

Рис.6

На низких и средних частотах

График этой зависимости от построен на рис. 6б (в логарифмическом масштабе) При

Это- сопротивление эмиттер – коллектор при обрыве вывода базы и известно из теории каскада с ОЭ. При и составляет лишь десятки Ом.

На верхних частотах нужно в (8) учесть комплексность величин и . Однако обычно и можно не учитывать. Заменяя

, получим

Оно имеет резистивно-индуктивный характер, причем его резистивная (активная) составляющая , a выходная индуктивность транзистора .В частности при

,

Следовательно, сравнению с ИП здесь выходное сопротивление транзистора зависит от и содержит индуктивную составляющую. Первая особенность обусловлена наличием тока базы, а вторая – инерционностью биполярного транзистора.

Контрольные вопросы

1. Изобразите в схеме рис. 6а транзистор в виде простейшей модели (рис.9,а) и обоснуйте по ней формулу (8).

2. Почему в ип не зависит от , а в эп зависит?

3.2. Коэффициент передачи эд и его ачх. В области верхних частот

Для определения коэффициента передачи зададим и заменим транзистор относительно его выходных зажимов эквивалентным активным двухполюсником. Но в отличие от ИП здесь анализ будет проще, если активный двухполюсник взять с генератором ЭДС (рис.7б)

Рис.7

причем на основе рис. 7, а. ЭДС холостого хода

Эта формула справедлива на всех частотах, даже на высших, так как модуль полного сопротивления коллекторного перехода . На эквивалентной схеме сопротивление должно быть взято для (т.е. )

К выходным зажимам активного двухполюсника подключаем сопротивление нагрузки транзистора . В области средних частот согласно (10) , (емкость нагрузки на этих частотах можно не учитывать) и коэффициент передачи

В области высших частот выходное сопротивление состоит из и (рис. 8,а).

Рис.8

Поэтому в случае чисто резистивной нагрузки с повышением частоты при неизменной амплитуде входного напряжения будет уменьшаться амплитуда тока в цепи из-за увеличения индуктивного сопротивления , а значит, будет уменьшаться и коэффициент передачи (на верхних частотах). Соответствующая АЧХ представлена кривой 1 на pис. 8б.

Если же нагрузка резистивно-емкостная ( ), то эквивалентная схема выходной цепи ЭП представляет собой последовательный колебательный контур, включающий два сопротивления (рис.8, а). При приближении к частоте резонанса полное сопротивление цепи уменьшается, а значит, амплитуда тока в ней увеличиваются. Из-за этого на АЧХ может быть подъем (кривая 2). Из теории цепей известно, что на частоте резонанса напряжение на любой из реактивностей последовательного колебательного контура, в том числе и на емкости, в Q раз (Q - добротность) больше, чем ЭДС, - здесь равная . Следовательно, на частоте резонанса K=Q т.е. коэффициент передачи повторителя равен добротности контура. Значит, если Q > K₀ , подъем на АЧХ ЭП существует. Однако максимальный коэффициент передачи обычно не превышает 1,5-2, а у повторителей на высокочастотных транзисторах не более 1,2, так как оказывается малой.

При изменении изменяется частота максимума характеристики, примерно совпадающая с резонансной частотой контура. Но одновременно изменяется и вносимое нагрузкой R_н последовательное сопротивление контура, а значит, и добротность Q . Оказывается, что подъем на характеристике существует только в том случае, если емкость нагрузки не очень мала и не очень велика: . Значение составляет обычно десятки или сотни пФ, а - тысячи или десятки тысяч пФ. Для устранения подъема достаточно уменьшить (например, путем уменьшения R_э ) что ухудшит добротность эквивалентного контура.

Контрольные вопросы