Эмиттерный повторитель (ЭП)

ЭП обладает высоким входным сопротивлением R_ВХ и малым выходным сопротивлением R_ВЫХ и поэтому используется для согласования источника сигнала и нагрузки. Условие согласования для источников сигналов в виде напряжений – R_ИСТ << R_Н. На практике принимают R_ИСТ ≤ 0,1R_Н. При невыполнении этого условия ставят буферный элемент, например, ЭП, у которого R_ВХ и R_ВЫХ обеспечивают условие R_ИСТ ≤ 0,1R_ВХ и R_ВЫХ ≤ 0,1R_Н.

Рис. 3.11. Согласование источника сигнала и нагрузки при помощи ЭП

В ЭП коллектор транзистора непосредственно подключен к источнику питания. На базу подается напряжение смещения для задания активного режима. Выходной сигнал снимается с эмиттерного резистора. В зависимости от полярности транзистора и источника питания возможен ряд вариантов включения.

n-p-n-транзистор n-p-n-транзистор p-n-p-транзистор p-n-p-транзистор

питание +U_КК питание –U_ЭЭ питание –U_КК питание +U_ЭЭ

Рис. 3.12. Варианты подключения ЭП к источнику питания

Рассмотрим вариант ЭП на n-p-n-транзисторе и определим его R_ВХ, используя простейшую модель транзистора.

Рис. 3.13. К определению входного сопротивления ЭП

Так как транзистор – нелинейный элемент, рассматриваем малые приращения напряжений и токов, для которых можно использовать закон Ома. Пренебрегая падением напряжения на открытом эмиттерном переходе, считаем, что . Из простейшей модели транзистора следует: . Тогда входное сопротивление, определяемое приращением тока базы и напряжения базы: .

Таким образом, входное сопротивление ЭП, соответствующее сопротивлению со стороны базы транзистора, приблизительно в ß раз больше сопротивления, стоящего в эмиттере.

Смещение в ЭП

ЭП с двухполярным питанием

В схеме ЭП с двухполярным питанием возможно непосредственное подключение источника U_ВХ к базе транзистора. В этом случае напряжение смещения U_Б ≈ 0 будет подаваться через внутреннее сопротивление источника сигнала R_ИСТ. При этом R_ИСТ ≤ 0,1ßR. Смещение U_Б ≈ 0 обеспечивает U_Э = −0,6 В, что практически соответствует условию симметричности изменения выходного сигнала в диапазоне амплитуд, ограничиваемом источниками питания.

Рис. 3.14. Вариант задания смещения в ЭП с двухполярным питанием
при непосредственном подключении к источнику сигнала

Если между каскадами требуется обеспечить развязку по постоянному току при помощи конденсатора, то необходимо предусмотреть задание U_Б ≈ 0 резистором, соединенным с корпусом, и выполнить условие согласования . В свою очередь, должно обеспечиваться условие R_ИСТ ≤ 0,1R_Б.

Рис. 3.15. Вариант задания смещения в ЭП с двухполярным питанием
при развязке по постоянному току между каскадами

ЭП с однополярным питанием

Рассмотрим схему на рис. 3.16. В ней предпринята попытка задать смещение резистором R_Б, который образует делитель со входным сопротивлением транзистора при ß = 100.

На первый взгляд условие симметричности выполнено, однако смещение не будет стабильным, так как ß зависит от различных условий, например от температуры. Так, при изменении ß в два раза U_Б = 10 В, что может привести к ограничению входного сигнала сверху.

Рис. 3.16. Пример неправильного задания смещения в ЭП с однополярным питанием,
приводящего к ограничению сигнала при изменении ß

Для постоянного смещения используют делитель напряжения. Точное выполнение условия симметричности обеспечивается при U_Э = 0,5U_КК, что определяет необходимое смещение U_Б = U_Э + 0,6 В, задаваемое делителем R₁ < R₂, эквивалентное сопротивление которого R_ЭКВ = R₁║R₂. В схеме необходимо обеспечить условия согласования R_ИСТ << R_ЭКВ << R_Б, что для практической реализации составляет R_ИСТ ≤ 0,1R_ЭКВ ≤ 0,1R_Б ≈ 0,1ßR_Э.

Рис. 3.17. Пример задания стабильного смещения в ЭП при помощи делителя