2.2.3. Схемы включения транзистора

В зависимости от требований, предъявляемым к усилителям, возможны три варианта (три схемы включения) транзистора: схема с общей базой (ОБ), схема с общим эмиттером (ОЭ), схема с общим коллектором (ОК). Рассмотрим подробнее эти три варианта включения и дадим их сравнительный анализ.

2.2.3.1. Схема включения транзистора с об

Эта схема представлена на рис. 2.28. Как видно из рис. 2.28, в этой схеме база является общей для входного и выходного сигнала, это и дало название данной схеме.

В схеме с ОБ входным током является ток эмиттера, а выходным – ток коллектора. Отношение называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Эта величина меньше единицы, но близка к единице (  0,98–0,999). Коэффициент  может задаваться не только в производных от тока, но и как отношение абсолютных величин и . Строго говоря, эти коэффициенты различны, но в большинстве случаев можно считать, что интегральный и дифференциальный коэффициенты равны и тогда и , т.е. зная входной ток или его изменение ( ), всегда можно найти выходной ток или его изменение ( ). Величина  находится по справочным данным. Коэффициент усиления по напряжению, как было показано для этой схемы, значительно больше единицы (составляет десятки и сотни единиц). Коэффициент усиления по мощности также значительно больше единицы.

2.2.3.2. Схема включение транзистора с оэ

Как видно из рис. 2.29, в этой схеме общим для входного и выходного сигнала является эмиттер, а напряжение питания Е_к приложено к двум переходам – коллекторному и эмиттерному, но так как к коллекторному в обратной полярности, а к эмиттерному в прямой, можно считать, что, как и в схеме с ОБ, все напряжение Е_к падает на коллекторном переходе.

В схеме с ОЭ входным током является ток базы, поэтому отношение I_к к I_б обозначается через  и носит название коэффициент передачи тока базы в схеме с ОЭ. Выразим этот коэффициент через . , так как I_б = I_э – I_к, то . Разделим на I_э числитель и знаменатель и учтем, что , тогда получим

. (2.3)

Поскольку  близка к единице,  получается значительно больше единицы (десятки, сотни единиц). Следовательно, в данной схеме происходит усиление входного тока. Коэффициент усиления по напряжению может быть найден так:

.

Так как  >> 1, , то K_U >> 1. Следовательно, как и в предыдущей схеме, в схеме с ОЭ можно получить усиление входного напряжения. Коэффициент усиления по мощности K_P  K_U, так как  > 1, K_U > 1, то и K_P >> 1, т.е. в этой схеме происходит значительное усиление сигнала по мощности.

2.2.3.3. Схема включения транзистора с ок

По аналогии со схемами с ОБ и ОЭ, в схеме с ОК общим для входного и выходного сигналов должен быть коллектор (рис. 2.30). Однако, как видно из рис. 2.30, в этой схеме к общей шине подключен (+) источника питания Е_п, в то время как в схеме с ОБ и ОЭ к общей шине подключен (–) Е_п. Так как все три варианта включения могут использоваться в одном электронном устройстве, то потребуется отдельный источник питания при использовании схемы с ОК, что неприемлемо на практике. Поэтому учитывая, что внутреннее сопротивление источника питания Е_п очень мало, можно выполнить эту схему подобно схеме с ОЭ, но в отличие от нее добавочное сопротивление оставить в эмиттерной цепи (рис. 2.31).

Тогда через источник питания коллектор останется общим для входного и выходного сигналов, как и в схеме на рис. 2.30, а общей шиной, как и в двух предыдущих схемах включения, будет шина (–) источника питания. Входным током в этой схеме является ток базы, а выходным – ток эмиттера, поэтому коэффициент передачи тока базы . Если выразить этот коэффициент через  и , как это было выполнено в схеме с ОЭ, получим

. (2.4)

Следовательно, схема с ОК имеет самый большой коэффициент усиления по току из всех трех схем. Коэффициент усиления по напряжению

,

но так как , то K_U близок к единице, в связи с чем эту схему часто называют эмиттерный повторитель (повторяет входной сигнал по напряжению).

Коэффициент усиления по мощности , так как , а .