Усилитель с общим коллектором

Коэффициент усиления по напряжению усилителя с ОК определяется из следующего выражения:

. (8.10)

Как видно из выражения, коэффициент усиления каскада с общим коллектором приближенно равен 1, поскольку обычно мало по сравнению с сопротивлением . Из-за этого свойства каскад называют эмиттерным повторителем. Входное сопротивление усилителя по переменному току определяется как отношение амплитуд синусоидального входного напряжения и входного тока :

. (8.11)

Входное сопротивление эмиттерного повторителя по переменному току определяется следующим выражением:

. (8.12)

В данном случае для определения входного сопротивления каскада нужно принять во внимание сопротивление резисторов и . С учетом сказанного получим:

. (8.13)

Также при расчете схем необходимо учитывать сопротивление нагрузки, которая включается параллельно сопротивлению эмиттера .

Из выражений для входного сопротивления видно, что эмиттерный повторитель обладает высоким входным сопротивлением по сравнению с каскадом с ОЭ.

В общем случае выходное сопротивление эмиттерного повторителя в раз меньше сопротивления источника сигнала на входе эмиттерного повторителя:

.

Если сопротивление источника сигнала на входе эмиттерного повторителя пренебрежимо мало, то выходное сопротивление эмиттерного повторителя будет равно дифференциальному сопротивлению перехода база-эмиттер:

.

В случае, когда сопротивление источника сигнала на входе очень велико (сравнимо с ), сопротивление должно быть учтено как включенное параллельно найденному выходному сопротивлению эмиттерного повторителя.

Экспериментально выходное сопротивление каскада можно определить по результатам двух измерений: измерения напряжения холостого хода (на выход каскада подключается сопротивление порядка 200 кОм и измеряется падение напряжения на нем) и измерения выходного напряжения при наличии нагрузки сопротивлением . После измерений выходное сопротивление можно подсчитать по формуле:

. (8.14)

Благодаря высокому входному и низкому выходному сопротивлениям каскад с общим коллектором очень часто используют в качестве согласующего между источником и нагрузкой.

Задание. Исследование каскада с общим коллектором в области малого сигнала.

а). Соберите схему как показано на рис. 8.8и включите ее. Установочные параметры приборов в схеме должны соответствовать установочным параметрам приборов на рисунке. Для удобства при проведении эксперимента оставьте увеличенным только изображение осциллографа и мультиметра. Мультиметр должен быть установлен для измерения постоянного напряжения.

 

Рис. 8.8. Схема подключениякаскада с общим коллектором

б). Включить схему. Измерить постоянные составляющие напряжения в точках и на рис. 8.9а и 8.9б. Вычислить постоянные составляющие напряжения в точках , и ток эмиттера, используя значения параметров компонентов схемы (). Результаты записать.

 

а)б)

Рис. 8.9. Показания мультиметра

 

 

.

 

в). Измерить амплитуды входного и выходного напряжения. Определить разность фаз между входным и выходным напряжением (это можно сделать при помощи Боде-плоттера). По результатам измерений вычислить коэффициент усиления по напряжению. Вычислить коэффициент усиления эмиттерного повторителя по напряжению, используя параметры схемы. Записать результаты.

Рис. 8.10. Показания осциллографа схемы рис. 8.8

 

Рис. 8.11. Показания Боде-плоттера

 

(рис. 8.10).

, - разность фаз рис. 8.11.

.

Коэффициент усиления эмиттерного повторителя по напряжению по формуле (8.10).

.

г). Подключить резистор между точкой и конденсатором , разомкнув ключ [Sрасе]. Включить схему. Измерить амплитуды входного и выходного синусоидального напряжения. По результатам измерений амплитуды входного синусоидального сигнала в этом и предыдущем пунктах вычислить входной ток. По величинам и вычислить дифференциальное входное сопротивление и записать результаты.

Рис. 8.12. Показания осциллографа схемы рис. 8.8 с подключенным резистором

 

(рис. 8.12),

.

, (из рис. 8.8).

, по формуле (8.11).

 

д). Закоротить резистор, замкнув ключ [Sрасе]. Изменить номинал резистора до 200 кОм. Затем включить схему и записать результаты измерения выходного напряжения. Это напряжение приблизительно равно напряжению холостого хода, так как сопротивление 200 кОм можно считать разрывом цепи. Уменьшить значение этого сопротивления до 200 Ом и снова включить схему. Измерить амплитуду напряжения на нагрузке. Вычислить выходное сопротивление каскада по результатам измерений. Запишите значения напряжения холостого хода, напряжения на нагрузке и выходного сопротивления каскада.

Рис. 8.13. Показания осциллографа схемы рис. 8.8 с .

 

(рис. 8.13 выходное напряжение) – напряжение холостого хода.

(рис. 8.14 выходное напряжение) – напряжение на нагрузке.

По формуле (8.14) найдем выходное сопротивление каскада, , .

Рис. 8.14. Показания осциллографа схемы рис. 8.8 с .