Любой начинающий радиолюбитель, собирая первые усилительные схемы на транзисторах, рано или поздно узнает, что транзистор включается в них одним из трех вариантов, которые называются «с общим эмиттером», «с общим коллектором» и «с общей базой».
В чем особенность этих схем? И почему один из выводов называют «общим»? Поговорим на эту тему.
Суть работы биполярного транзистора
Независимо от того, по какой схеме собран усилительный каскад, в транзисторе всегда выполняется условие, что в режиме усиления ток, текущий между коллектором и эмиттером, пропорционален току, текущему между базой и эмиттером, и больше него в несколько десятков (и даже сотен, в зависимости от параметров) раз.
Следовательно, создав в базе некоторый небольшой ток, содержащий полезный сигнал, можно получать на участке «коллектор-эмиттер» гораздо больший ток, в котором полезный сигнал будет также пропорционально больше, и который может быть передан дальше по схеме.
Сделать все это можно разными способами. Какими?
Первый способ
Первый вариант – подать сигнал на базу, а усиленный – снять с коллектора.
В данной схеме ток на участке база-эмиттер создается резистором R1, а полезный сигнал поступает на базу через разделительный конденсатор С1. Смешиваясь, они создают через базу ток, который изменяется пропорционально сигналу.
Заметим, что подать просто сигнал на базу, без резистора R1, нельзя, поскольку транзистор работает только с постоянным током. И без этого резистора ток через транзистор будут создавать только положительные полуволны сигнала. Будет происходить не усиление, а детектирование сигнала.
Ток через коллектор будет пропорционален созданному базовому току, и он создаст на резисторе R2 пропорциональное падение напряжения, в котором будет и усиленный сигнал. Чтобы передать этот сигнал далее по схеме, используется разделительный конденсатор C2.
Из схемы видно, что входная и выходная цепь имеют одну общую линию, к которой подключен также эмиттер транзистора. Поэтому данное подключение транзистора называется подключением с общим эмиттером. Такое подключение позволяет получить значительное усиление по напряжению и некоторое усиление по току.
Второй способ.
А можно ли усиленный сигнал снять с эмиттера?
Можно. Вот так:
Однако, надо помнить, что переход база-эмиттер, фактически, является полупроводниковым диодом, а значит, напряжение на этих двух точках будет всегда различаться примерно на полвольта. Получается, что в таком включении на выходе сигнал будет иметь практически тоже напряжение, что и на входе. И какой тогда смысл в таком включении?
Смысл есть. Вспомним, что ток на участке коллектор-эмиттер во много раз больше тока на участке база-эмиттер. А это значит, что с эмиттера можно снимать сигнал с гораздо большим током, чем поступающий на базу. Фактически, такое подключение транзистора позволяет значительно увеличить входное сопротивление усилительной цепи.
Напряжение же сигнала на выходе повторяет напряжение на входе. Поэтому такой каскад называется эмиттерным повторителем. Заметим также, что для входной и выходной цепи коллектор транзистора подключен непосредственно к источнику питания. Поэтому этот вывод можно считать общим, и схему называют «с общим коллектором».
Третий способ
А можно ли подавать сигнал не на базу? Можно. Для транзистора не имеет значения, как был создан ток в цепи база-эмиттер. А значит, если напряжение на базе зафиксировать, а сигнал подать на эмиттер – то нужный ток базы будет также создан.
В таком включении общим выводом для входной и выходной цепи оказывается база. Поэтому схема так и называется – «с общей базой».
Усилитель, собранный по данной схеме, дает усиление по напряжению такое же, как усилитель с общим эмиттером, однако, поскольку ток эмиттера и ток коллектора почти одинаков, этот усилитель не усиливает сигнал по току. Кроме того, входное сопротивление такого каскада весьма невелико, что может являться как минусом, так и плюсом этой схемы, в зависимости от ситуации.
Главным плюсом данной схемы являются ее наилучшие частотные характеристики и наименьшие нелинейные искажения.
Краткие итоги
В заключении кратко суммируем сказанное.
- Название усилительного транзисторного каскада обозначает вывод, который является общим для входной и выходной части схемы.
- Наибольший коэффициент усиления по мощности дает схема включения с общим эмиттером.
- Наибольшее входное сопротивление имеет схема с общим эмиттером, такая схема усиливает сигнал только по току.
- Схема с общей базой усиливает сигнал только по напряжению. При этом она имеет низкое входное сопротивление и наивысшую линейность и частотные характеристики.
