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,

          h_ij – h-параметры для соответствующей схемы

          включения.

В простейших усилительных каскадах на вход включен источник переменного    напряжения, на выходе нагрузка Z_н.

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 Z_Н=R_Н  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 r_бэ «r_кэ , R_н «r_кэ , тогда R_вх ≈ βR_н - большое входное сопротивление.

малое выходное сопротивление.

Каскад по схеме ОБ:

если R_н « βr_бэ , R_ист «, 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).