Три начина да свържеш един транзистор
Транзисторът има три извода, а усилвателят – четири. Затова единият извод е общ за входа и изхода. Работната точка е същата като в предусилвателя (делител, RЕ, IК ≈ 1,4 mA). Разлика има само в това къде влиза и откъде излиза сигналът.
- ОЕ – входът е в базата, изходът е от колектора. Това е нашият предусилвател.
- ОБ – базата е заземена през кондензатор, входът е в емитера, изходът – от колектора.
- ОК – колекторът е направо на захранването, изходът е от емитера. Това е емитерният повторител.
Сега е избрана схема общ емитер (ОЕ): от микрофона с 5 mV и Rи = 600 Ω на изхода излизат 919 mV.
Входът, mV
микрофонът до стъпалото
Изходът, mV
изход
ОЕ усилва около 185 пъти и обръща. ОБ има толкова малко Rвх (≈ 25 Ω), че микрофонът с 600 Ω почти не може да го „напомпа“ – до емитера стигат ~4 %, затова изходът е само ~7 пъти по-голям, макар самото стъпало да усилва ~180. ОК повтаря входа без обръщане (×0,9).
Сравнение, мерено в симулатора
| ОЕ | ОБ | ОК | |
|---|---|---|---|
| Ku (от входа на стъпалото) | 236 | 183 | 0,982 |
| фаза | обръща (180°) | 0° | 0° |
| Rвх | 2,66 kΩ | 25,1 Ω | 7,95 kΩ |
| Rизх | 4,43 kΩ | 4,54 kΩ | 18,3 Ω |
| Ki | β ≫ 1 | α < 1 | ≈ β |
| Kp | най-голямо | средно | ≈ β |
| приложение | основното усилвателно стъпало | ВЧ усилватели | буфер, съгласуване |
При ОК самият транзистор има Rвх ≈ h11e(1 + S·Rт) – стотици kΩ. Тук делителят RБ1∥RБ2 = 8,2 kΩ го сваля, затова за наистина голямо Rвх делителят се прави с големи резистори или се ползва MOSFET.
Лентата и ефектът на Милер
Между базата и колектора на всеки транзистор има малък паразитен капацитет, тук 10 pF. При ОЕ колекторът се люлее K пъти повече от базата и обратно. Затова входът „вижда“ този капацитет (1 + K) пъти по-голям – ефектът на Милер. При ОБ базата е заземена, а при ОК колекторът е на захранването, и ефект няма. С микрофон 10 kΩ горната граница fв е 33,2 kHz при ОЕ, 3,55 MHz при ОБ и над 10 MHz при ОК.
общ емитер (ОЕ) обща база (ОБ) общ колектор (ОК)
Усилването тук е от микрофона до изхода. ОЕ усилва най-много, но първа пада при високите честоти. ОБ и ОК държат до няколко мегахерца (затова ОБ е във ВЧ усилвателите); тук двете са под 0 dB, защото Rи = 10 kΩ ги товари. С по-голямо Rи паразитният капацитет реже ОЕ още по-рано.
Товарът: защо трябва повторител
Изходът на ОЕ има Rизх ≈ 4,43 kΩ. С товар 1000 Ω от микрофона до товара стигат: ОЕ – ×35,4, ОБ – ×1,3, ОК – ×0,894. Повторителят не усилва, но с Rизх ≈ 18 Ω държи напрежението дори на слушалка. Затова ОЕ + ОК е класическата двойка: първият усилва, вторият кара товара (тема 6).
Усилването от микрофона до товара при 1 kHz
общ емитер (ОЕ) обща база (ОБ) общ колектор (ОК)
Стълбовете са усилването от микрофона до товара в dB. При 32 Ω ОЕ пада от ~45 dB до ~3 dB – почти всичко се губи в Rизх. ОК запазва около 60 % от празния си ход.
Самопроверка
1. Коя схема обръща фазата?
Само ОЕ (180°). ОБ и ОК са синфазни.
2. h11e = 1 kΩ, β = 100. Колко е Rвх при ОБ?
h11e/(1 + β) ≈ 10 Ω – 100 пъти по-малко от ОЕ.
3. Защо ОБ е за високи честоти?
Базата е заземена за сигнала, затова капацитетът база–колектор не се умножава по K (няма ефект на Милер).
4. За какво служи емитерният повторител, щом не усилва напрежение?
За съгласуване: голямо Rвх (не товари източника) и малко Rизх (кара тежък товар); усилва ток ≈ β пъти.