Схема с общим коллектором

В схеме с общим коллектором (ОК) нагрузка R_n включена не в цепь коллектора, а в цепь эмиттера. Входным в этой схеме является напряжение между базой и корпусом, а выходным — между эмиттером и корпусом (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Схема включения транзистора с общим коллектором

В отличие от схем с ОБ и ОЭ, в которых потенциал эмиттера был привязан к корпусу, в схеме с ОК потенциал эмиттера привязан к напряжению на нагрузке. Чтобы транзистор мог работать в активном режиме, необходимо, чтобы входное напряжение в этой схеме было выше напряжения на нагрузке на величину напряжения на U_b3:

В связи с этим значения входных напряжений в схеме с ОК оказываются в сотни раз больше, чем в схемах с ОБ и ОЭ.

Другой особенностью схемы с ОК является отсутствие усиления по напряжению. Как видно из схемы, {У_вых отличается от f/_BX на падение напряжения ?/_бэ, которое при открытом транзисторе составляет доли вольт. Если входное напряжение увеличится на небольшую величину Д[/_вх, то в первый момент произойдет увеличение управляющего напряжения ?/_БЭ, что приведет к увеличению тока, текущего через транзистор. Но с ростом тока увеличится и напряжение на нагрузке, а это приведет к уменьшению управляющего напряжения U_B3 = U_BX — U_Bblx. Изменение входного напряжения ДU_BX будет скомпенсировано аналогичным изменением выходного напряжения. Получается, что выходное напряжение будет в точности отслеживать все изменения входного. Поэтому схема с ОК получила название «эмиттерный повторитель». Коэффициент усиления по напряжению схемы с OK ~ 1.

Оценим усилительные свойства схемы. Входным током по-прежнему является ток базы /_Б. Поэтому коэффициент усиления по току с учетом того, что Р = Д/_к / Д/_Б, равен.

т.е. примерно такой же, как и в схеме с ОЭ.

Оценим величину входного сопротивления схемы с ОК. Входное напряжение для схемы складывается из небольшого падения напряжения на база—эмиттерном переходе и падения напряжения на нагрузке, а входным током является ток базы. Поэтому.

Поскольку напряжение на U_B3 значительно меньше напряжения на нагрузке, им можно пренебречь. Тогда, учитывая взаимосвязь между током эмиттера и током базы /_э = (3/_Б, величина входного сопротивления запишется как.

Таким образом, входное сопротивление схемы с ОК многократно превосходит входное сопротивление схем с ОЭ и ОБ и составляет десятки килоом.

Благодаря отмеченным свойствам, эмиттерный повторитель используют в качестве выходного каскада устройств для усиления сигнала по мощности, когда усиление его по напряжению уже достигнуто предыдущими каскадами. Схема с ОК обеспечивает усиление по мощности.

т.е. в десятки раз.

Пример 1.2.

Рассчитать параметры схемы эмиттериого повторителя и выбрать транзистор для сопротивления нагрузки R_n =100 Ом при напряжении питания +Е_К = 15 В. Диапазон частот сигнала — 5 кГц.

Решение. Для обеспечения максимального диапазона изменения выходного напряжения необходимо в статическом режиме обеспечить напряжение на эмиттере U₃ = 0,5?_к. При 11_э = 7,5 В через R_u будет течь ток /_н = и_э / R_n = 7,5 / 100 = 75 мА. Статический ток эмиттера транзистора, таким образом, равен 75 мА = 0,075 А. Ток коллектора будет меньше эмиттерного тока на величину тока базы, поэтому для расчета его можно принять равным 75 мА. При этом транзистор должен рассеивать мощность Р = (Е_к — U₃) /" = 7,5 • 0,075 = 0,56 Вт.

Для работы в таком режиме можно использовать транзисторы средней мощности, например германиевые транзисторы ГТ402-ГТ405, предназначенные для работы в качестве выходных каскадов усилителей низкой частоты, максимальная рассеиваемая мощность которых без теплоотвода составляет 0,6 Вт, а с теплоотводом — до 4 Вт.