Характеристики простейших усилителных каскадов при разных схемах включения биполярных транзисторов
4.3. Характеристики простейших усилителных каскадов при разных схемах включения биполярных транзисторов.
Простейший каскад включает транзистор, нагрузку и источник сигнала.
В п.4.2 рассматривался усилительный каскад при включении транзистора по схеме ОЭ. Независимо от схемы включения можно рассматривать связь переменных токов и напряжений на входе и выходе транзистора с помощью h-параметров. Имеем независимо от схемы включения:
Здесь U, I – комплексные амплитуды,
hij – h-параметры для соответствующей схемы
включения.
В простейших усилительных каскадах на вход включен источник переменного напряжения, на выходе нагрузка Zн.
Рекомендуемые материалы
(Знак “-”, так как для тока через
выбрано обратное направление)
Из (1) и (2) получаются выражения для характеристик усилительного каскада.
Коэффициент передачи по напряжению:
Коэффициент передачи по току:
Входной импеданс:
Выходной импеданс:
Входная мощность (втекающая в четырёхполюсник):
Выходная мощность (вытекающая из четырёхполюсника):
Коэффициент усиления по мощности:
Применим эти формулы к усилительным каскадам с разными схемами включения транзисторов, используя таблицу h – параметров и подставляя их в приведенные выражения, где будем считать для простоты ZН=RН вещественным.
Каскад по схеме ОЭ:
Чаще всего
тогда
т.е. каскад ОЭ инвертирует и усиливает напряжение:
т.е. каскад ОЭ усиливает и не инвертирует ток:
тогда входное сопротивление определяется промежутком база-эмиттер.
;
при
Усиление по мощности
Каскад по схеме ОК:
; т.е. не усиливает, не инвертирует напряжение.
усиливает и инвертирует ток.
; усиление по мощности
меньше чем в схеме ОЭ.
обычно rбэ «rкэ , Rн «rкэ , тогда Rвх ≈ βRн - большое входное сопротивление.
малое выходное сопротивление.
Каскад по схеме ОБ:
если Rн « βrбэ , Rист «
, то
.
Каскад ОБ усиливает, не инвертирует напряжение.
не усиливает, инвертирует ток.
усиление по мощности
Ещё посмотрите лекцию "Современная литература Германии" по этой теме.
- малое входное сопротивление.
- большое выходное сопротивление.
Выводы:
Схема усилительного каскада с ОЭ является наиболее универсальной:
1) одновременно усиливает напряжение и ток; 2) усиление мощности больше, чем ОК и ОБ; 3) входное и выходное сопротивление имеют среднее значение ().
Схемы с ОК и ОБ применяются специально для получения больших или малых входных и выходных сопротивлений, то есть согласования каскадов, получения большого тока (ОК), усиления высоких частот (ОБ).