Схема с общей базой

Схема включения транзистора с общей базой (ОБ) показана на рис. 1.10. Входным сигналом для схемы с ОБ является напряжение, поданное между эмиттером и базой U_вх = U_ЭБ, выходным — напряжение, выделяемое на нагрузке U_вых = I_КR_н, входным током — ток эмиттера I_вх = I_Э, выходным — ток коллектора I_вых = I_К. Входное напряжение U_ЭБ является управляющим для транзистора, поэтому небольшое его изменение (на доли вольт) приводит к изменению тока эмиттера в очень широких пределах — практически от нуля до максимального. Максимальный ток определяется назначением транзистора (маломощные, средней мощности и большой мощности) и соответствующей конструкцией. Так как напряжение U_КБ является обратным, величина напряжения внешнего источника E_К может в десятки раз превышать значение напряжения U_ЭБ. Падение напряжения, выделяемое на нагрузке, будет тем больше, чем больше ток коллектора, при этом на самом транзисторе будет падать лишь небольшое напряжение U_КБ, которое будет тем меньше, чем больше ток коллектора:

Таким образом, изменение на доли вольт входного напряжения приводит к изменению напряжения на нагрузке, чуть меньшее, чем напряжение E_К. Это положение определяет усилительные свойства транзистора.

Для оценки работы транзистора и его усилительных свойств в различных схемах включения рассматривают приращения входных и вызванных ими приращений выходных величин. Рассматривая транзистор как усилитель, принято характеризовать его свойства коэффициентами усиления и значением входного сопротивления. Различают три вида коэффициентов усиления:

• коэффициент усиления по току K_I = ΔI_вых /ΔI_вх;
• коэффициент усиления по напряжению K_U = ΔU_вых /ΔU_вх;
• коэффициент усиления по мощности K_P = K_I K_U.

Рис. 1.10. Схема включения транзистора с общей базой

Величина входного сопротивления определяется как отношение изменения входного напряжения к изменению входного тока: R_вх = ΔU_вх/ΔI_вх. Входное сопротивление любого усилителя приводит к искажению входного сигнала. Любой реальный источник сигнала обладает некоторым внутренним сопротивлением и при подключении его к усилителю образуется делитель напряжения, состоящий из внутреннего сопротивления источника и входного сопротивления усилителя. Поэтому чем выше входное сопротивление усилителя, тем большая часть сигнала будет выделяться на этом сопротивлении и усиливаться и тем меньшая его часть будет падать на внутреннем сопротивлении самого источника.

Так как коэффициент передачи тока эмиттера определяется как α = I_К /I_Э, то с учетом того, что для схемы с ОБ ток эмиттера является входным током, а ток коллектора — выходным, коэффициент усиления по току будет равен:

K_IБ = ΔI_вых /ΔI_вх = ΔI_K/ΔI_Э = α = 0,95…0,99.

(Индекс «Б» в обозначении K_IБ показывает, что коэффициент характеризует работу схемы с ОБ.)

Так как входным напряжением является прямое для эмиттерного перехода напряжение U_ЭБ, а входным током — ток эмиттера, то входное сопротивление определится как

R_вхБ = Δ U_вх / Δ I_вх = Δ U_ЭБ/ Δ I_Э,

и составляет обычно единицы — десятки ом. Очевидно, что чем мощнее транзистор, тем больше будет ток эмиттера и тем меньше его входное сопротивление.

Коэффициент усиления по напряжению в схеме с ОБ равен:

,

т. е. определяется соотношением сопротивлений нагрузки и входного. Если R_н — килоомы, коэффициент K_UБ может достигать 1000.

Коэффициент усиления по мощности определяется как произведение коэффициентов усиления по току и напряжению:

Таким образом, он тоже определяется соотношением сопротивлений.

Так как коэффициент усиления схемы с ОБ по току K_IБ оказывается меньше единицы, она применения не нашла.