Электроника:Полупроводники/Биполярные транзисторы/Импеданс усилителя

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Импеданс усилителя[1]

Входное сопротивление значительно варьируется в зависимости от конфигурации схемы (примеры приведены на рисунке 1 ниже). Это также зависит от смещения. Здесь не рассматривается тот усложняющий факт, что входной импеданс зависит от частоты переменного тока. Для усилительных каскадов с общим эмиттером и общим коллектором это сопротивление базы, умноженное на β. Сопротивление базы может быть как внутренним, так и внешним по отношению к транзистору.

Для усилителя с общим коллектором:

RВход = βRЭмиттер

Для усилителя с общим эмиттером всё несколько сложнее. Нужно знать внутреннее сопротивление эмиттера rЭЭ. Тогда получим:

rЭЭ = KT / IЭm

Где:

K = 1.38 × 10-23 Ватт•сек/°C, постоянная Больцмана
T ≅ 300, температура (в Кельвинах)
IЭ = эмиттерный ток
m = от 1 до 2 для кремния

rЭЭ = 0,026 В / IЭm

Таким образом, для схемы с общим эмиттером входное сопротивление равно:

RВход = βrЭЭ

Например, для конфигурации с общим эмиттером со смещением 1 мА при β = 100 входное сопротивление составляет:

rЭЭ = 26 мВ / 1 мА = 0,26 Ом RВход = βrЭЭ = 100 × 26 = 2600 Ом

Если нужно более точное значение RВход для схемы с общим коллектором, то нужно также учесть RЭ:

RВход = β (RЭ + rЭЭ)

Вышеприведённое уравнение также применимо к конфигурации с общим эмиттером и эмиттерным резистором.

Входное сопротивление для конфигурации с общей базой:

RВход = rЭЭ

Высокий входной импеданс конфигурации с общим коллектором соответствует источникам сигнала с высоким импедансом. Пример такого источника – кристаллический или керамический микрофон. Схема с общей базой иногда используется в РЧ (радиочастотных) цепях для согласования с источником с низким импедансом, например, с подводом коаксиального кабеля 50 Ом. Для источников с умеренным импедансом хорошо подходит общий эмиттер. Пример – динамический микрофон.

Выходные сопротивления всех трёх основных конфигураций представлены на рисунке 1 ниже. Умеренный выходной импеданс конфигурации с общим эмиттером делает её часто используемой для самых разных целей. Низкое выходное сопротивление общего коллектора хорошо используется для согласования импеданса, например, для бестрансформаторного согласования с динамиком на 4 Ом. Похоже, что нет простых формул для расчёта выходных сопротивлений. Однако Ричард Виктор Джонс (примечание переводчика: профессор прикладной физики Гарвардского университета и пионер в области полупроводников, на момент написания книги был ещё жив, но в 2019 году умер в возрасте 90 лет) работает в этом направлении.

Характеристики усилителя, адаптированные из Руководства по транзисторам GE, рисунок 1.21.
Базовая схема Общий эмиттер Общий коллектор Общая база Каскод
Характеристики усилительного каскада с общим эмиттером
Характеристики усилительного каскада с общим коллектором
Характеристики усилительного каскада с общей базой
Характеристики каскода
Усиление по напряжению высокое меньше единицы высокое (как у ОЭ) высокое (как у ОБ)
Усиление по току высокое высокое меньше единицы высокое (как у ОЭ)
Усиление по мощности высокое среднее среднее очень высокое
Инверсия фазы да нет нет да
Входное сопротивление среднее ≈ 1 кОм очень высокое ≈ 300 кОм низкое ≈ 50 Ом ≈ 1 кОм (как у ОЭ)
Выходное сопротивление среднее ≈ 50 кОм низкое ≈ 300 Ом очень высокое ≈ 1 МОм ≈ 1 МОм (как у ОБ)

Итог

См.также

Внешние ссылки