Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
можно рассматривать независимо от установившихся постоянных напряжений и
токов в схеме; это - частный случай использования принципа суперпозиции,
применимого только к линейным системам.
Имеется важное различие между эмиттерным повторителем и схемой с общим
эмиттером. В то время как в схеме с общим эмиттером вход и выход
разделены смещенным в обратном направлении переходом коллектор-база,
104 Согласование сопротивлений
vcc
Рис. 5.14. Схема эмитгерного повторителя с точки зрения переменного
сигнала. (По сопротивлению л течет эмитгерный ток. - Прим. перев.)
в эмиттерном повторителе вход соединен с выходом, смещенным в прямом
направлении переходом база-эмиттер.
Как будет показано в следующей главе (см. параграф 6.2), этот переход
обладает малым сопротивлением г й реальное значение ге равно:
ге = Ом, [(6.6)]
1Е
где 1Е - постоянный ток эмиттера в миллиамперах. Если ток эмиттера равен
1 мА, как это имеет место в рассматриваемом нами примере, то ге равно 25
Ом, так что вход по существу соединен с выходом сопротивлением, которое
мало по сравнению с эмитгерной нагрузкой Rv
Из схемы на рис. 5.14 можно видеть, что ге и RL образуют для сигнала
делитель напряжения, так что коэффициент усиления напряжения Ау всегда
оказывается немного меньшим единицы:
Ау = ---. (518)
Rl + ге
В данном примере RL~ 5 кОм и ге ~ 25 Ом, поэтому 5000
Av =----------= 0,995.
v 5000 + 25
Поскольку коэффициент усиления так близок к единице, напряжение на
эмиттере, действительно, почти точно повторяет напряжение на базе, откуда
и происходит название этой схемы.
Эмиттерный повторитель 105
5.12.3 Входное сопротивление эмиттерного повторителя
Рассмотрение переменных токов и напряжений в схеме на рис. 5.14 дает нам
возможность вычислить входное сопротивление эмиттерного повторителя. Если
пренебречь паразитными емкостями (это разумное приближение, за
исключением очень высоких частот), то входной и выходной импедансы
оказываются чисто резистивными.
V-
Входное сопротивление равно Rm = -.
ic hjeib'
где hfe - коэффициент усиления тока транзистора по отношению к (малым)
переменным сигналам.
Ток эмиттера равен
Таким образом, входное сопротивление эмиттерного повторителя равно
сопротивлению эмиттерной нагрузки, умноженному на коэффициент усиления
тока транзистора.
Важно отметить, что в случае, когда выход эмиттерного повторителя
h
Теперь
Следовательно,
и
(5-19)
Но коэффициент усиления примерно равен единице, то есть
V. ~ V in out '
поэтому
(5.20)
Далее,
V,
out _ р
е
откуда
(5.21)
(5.22)
106 Согласование сопротивлений
нагружен другой схемой, нагрузкой в эмиттере является параллельное
соединение Rl и внешнего сопротивления. Поэтому изменение в нагрузке
эмиттерного повторителя приводит к соответствующему изменению его
входного сопротивления.
До сих пор мы пренебрегали влиянием резистора смещения RB на входное
сопротивление. Резистор Rs включен между входом эмиттерного повторителя и
шиной питания Vcc , то есть, по существу, параллельно входу, поскольку
для переменных сигналов шина питания эквивалентна земле. Следовательно,
на самом деле входное сопротивление эмиттерного повторителя равно
сопротивлению параллельно включенных RLhfeu RB :
R - RBR'-hfi (5.23)
" RB + R,hje '
5.12.4 Выходное сопротивление эмиттерного повторителя
Чтобы найти выходное сопротивление Zout эмиттерного повторителя, можно
воспользоваться самым общим методом его определения, обсуждавшимся ранее:
э.д.с. холостого хода
Zout = -------------------------------------. [(5.3)]
ток короткого замыкания
Э.д.с. холостого хода - это напряжение vout, которое, как было показано,
приближенно равно v.n. Обращаясь снова к рис. 5.14, видим также, что
vin"e, где е - напряжение холостого хода генератора. Следовательно, vout"
е. Эмит-терный ток короткого замыкания будет определяться током в цепи
базы, причем сопротивлением р-п перехода в транзисторе будем
пренебрегать. Замыкая Rl накоротко по переменному сигналу, получаем для
тока базы: 'ь(*с) ~ e/Rs ¦ Значит, эмиттерный ток короткого замыкания
равен
'е(лс) = {hfe + 1) ~ Т hfe ¦
Далее,
Z " - е
^ out
le(sc)
Подставляя ie (jc), получим:
Таким образом, эмиттерный повторитель уменьшает выходное сопротивление
генератора в число раз, равное коэффициенту усиления тока транзистора.
Если выходное сопротивление генератора очень велико (сравнимо с RLhfe),
то сопротивление Rl должно быть учтено, как включенное параллельно
найденному выходному сопротивлению эмиттерного повторителя. Если
Эмиттерный повторитель 107
сопротивление источника сигнала на входе эмиттерного повторителя
пренебрежимо мало (Л = 0), то выходное сопротивление равно эквивалентному
сопротивлению ге перехода база-эмиттер.
5.12.5 Схема Дарлингтона
Если требуется преобразовать сопротивление в большей степени, чем это
достижимо на одном транзисторе, то можно воспользоваться схемой
Дарлингтона на двух транзисторах, в которой эмиттерный ток первого
транзистора образует базовый ток второго транзистора. Таким образом,
