Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
сигнала, подключенного к его входу.
Как следует из названия "с общим коллектором", коллектор транзистора
напрямую соединяется с шиной питания, которая, - с точки зрения сигнала,
- является тем же самым, что и общая шина (земля), поскольку источник
питания всегда бывает спроектирован так, чтобы сопротивление со стороны
его выхода было очень мало для сигнала. Подключаемый на выходе резистор
нагрузки RL находится в цепи эмиттера, тогда как входной сигнал подается,
как обычно, между базой и землей.
Прежде чем рассматривать поведение эмиттерного повторителя по отношению к
переменным сигналам, стоит обсудить состояние покоя по постоянному току
(в отсутствие сигнала). Как и в усилителе с транзистором, включенном по
схеме с общим эмиттером (см. главу I), мы должны обеспечить возможность
для выходного сигнала колебаться как в положительную сторону (по
направлению к шине питания), так и в отрицательную сторону (по
102 Согласование сопротивлений
-о
+ 9В
I М
С, 10 мкФ
€>
ВС107
О
С2 100 мкФ
6
4k7
-О OB
Рис. 5.13. Эмитгерный повторитель.
направлению к земле). Для того, чтобы выходной сигнал имел возможно
больший размах, следует выбрать напряжение покоя на эмиттере посредине
между землей и питанием, то есть около 4,5 В в данном примере.
Если выбрать RL равным 4,7 кОм, то начальное значение эмиттерного тока
покоя будет равно 1 мА. Эта величина (1 мА) выбрана здесь совершенно
произвольно такой же, какой она была в усилителе с транзистором,
включенным по схеме с общим эмиттером. Выбор тока покоя зависит от
переменного тока, необходимого для создания выходного напряжения сигнала:
чем больше требуемый размах тока, тем большим должен быть ток покоя,
чтобы схема оставалась и линейном режиме. Этот вопрос еше будет уточнен в
параграфе 5.17.
С помощью базового резистора смещения RB в переход база-эмиттер подается
базовый ток, достаточный для поддержания требуемого тока эмиттера. В
данном примере мы предположили, что коэффициент усиления тока hFE
транзистора типа ВС107 равен 200. Таким образом, для поддержания
эмиттерного тока, равного 1 мА, требуется базовый ток величиной 1/200 мА
= 5 мкА. Этот ток будет течь по резистору RB, чье сопротивление
рассчитывается по закону Ома в предположении, что напряжение на базе
равно напряжению на эмиттере (4,5 В). Тогда на резисторе RB падает
примерно (9-4,5) В и текущий по нему ток равен 5 х Ю 6 А, откуда
RB = 900 кОм.
Выбрано сопротивление 1 МОм, как близкое к вычисленному значению из
рекомендуемых номиналов.
Эмиттерный повторитель 103
Хотя рассмотренный способ задания рабочей точки транзистора едва ли мог
быть более простым, он все же в какой-то степени обладает свойством
саморегулировки, компенсирующей любые колебания коэффициента усиления
тока транзистора hFE. В главе 1 мы впервые встретились с необходимостью
такого компенсирующего действия в усилителе напряжения, и приведенные там
рассуждения в равной мере приложимы к эмиттерному повторителю.
Посмотрим, что случится в схеме на рис. 5.13, если коэффициент усиления
тока транзистора будет много больше предположенного значения 200.
Эмиттерный ток станет большим, чем 1 мА, и, следовательно, на резисторе
Rl будет падать большее напряжение, нежели 4,5 В. В результате напряжение
на резисторе RB уменьшится по сравнению с первоначальным значением
4,5 В, и базовый ток станет меньше расчетного значения 5 мкА.
Таким образом, несмотря на некоторые изменения напряжения покоя на
эмиттере из-за изменений hFP транзистор никогда не сможет войти в режим
отсечки или насыщения, и схема всегда будет оставаться в рабочем
состоянии, хотя применение отдельных экземпляров транзисторов с очень
большими или очень малыми коэффициентами усиления будет ограничивать
возможные колебания выходного напряжения в положительную или в
отрицательную сторону.
5.12.2 Переменные сигналы в эмиттерном повторителе
Чтобы посмотреть, что происходит с переменными сигналами, перерисуем
схему, оставив только те элементы, которые существенны с точки зрения
переменных сигналов. Такая схема для переменных сигналов приведена на
рис. 5.14. Резистор смещения показан пунктиром: мы учтем его влияние
после того, как будет прослежено прохождение сигнала через транзистор.
Соединение между шиной питания Vcc и землей указывает, что по отношению к
переменному сигналу источник питания ведет себя как короткое замыкание.
Ко входу эмиттерного повторителя подключен генератор с э.д.с. холостого
хода е и внутренним (выходным) сопротивлением Rs ; напряжение сигнала,
фактически действующее на входе, пусть равно vin. Этот сигнал вызывает
переменные токи в базе (ib), в эмиттере (/,) и в коллекторе (/.).
Напряжение выходного сигнала vou[ развивается на нагрузке RL. Эти
переменные напряжения и токи обычно обозначаются маленькими буквами v и /
в отличие от постоянных напряжений и токов, обозначаемых большими буквами
Ки /.
Линейные схемы обладают тем ценным свойством, что переменные сигналы
