ГЛАВА 2. ТРАНЗИСТОРЫ

Модель Эберса-Молла для основных транзисторных схем

2.11. Еще раз об эмиттерном повторителе

Прежде чем мы еще раз рассмотрим усилитель с общим эмиттером, используя преимущества новой модели транзистора, ненадолго задержим свое внимание на скромном эмиттерном повторителе. Согласно модели Эберса-Молла эмиттерный повторитель должен иметь ненулевой выходной импеданс даже в том случае, когда схемой управляет источник напряжения, так как эмиттерный повторитель обладает вполне определенным сопротивлением r_э (см. предыдущий раздел, пункт 2). По той же причине усиление по напряжению будет немного меньше единицы, так как r_э и резистор нагрузки образуют делитель напряжения.

Эти явления нетрудно описать математически. При фиксированном напряжении на базе импеданс со стороны эмиттера есть не что иное, как R_вых = dU_бэ/dI_э, но I_э = I_к, поэтому R_вых ≅ r_э - собственное сопротивление эмиттера [r_э = 25/I_к(мА)]. Например, на рис. 2.34, а импеданс со стороны нагрузки r_э = 25 Ом, так как I_к = 1 мА. (Если используется эмиттерный резистор R_э, то образуется параллельное соединение, на практике R_э всегда значительно больше, чем r_э.) На рис. 2.34, б представлена более распространенная ситуация - источник имеет конечное сопротивление R_ист (для простоты в схеме опущены компоненты смещения - базовый делитель и блокировочный конденсатор - эти компоненты присутствуют на рис. 2.34, в). В этом случае выходной импеданс эмиттерного повторителя - это просто r_э в последовательном соединении с R_ист/(h_21э + 1) (опять же в параллельном соединении с несущественным резистором R_э, если он присутствует). Например, если R_ист = 1 кОм и I_к = 1 мА, то R_вых = 35 Ом (предположим, что h_21э = 100). Нетрудно показать, что собственное сопротивление эмиттера r_э вносит также вклад во входной импеданс эмиттерного повторителя, как если бы оно было соединено последовательно с нагрузкой (на самом деле не с нагрузкой, а с параллельным соединением резистора, нагрузки и эмиттерного резистора). Другими словами, для схемы эмиттерного повторителя эффект Эберса-Молла состоит просто в добавлении последовательно подключенного сопротивления эмиттера r_э к полученным ранее результатам.

Рис. 2.34.

Усиление по напряжению эмиттерного повторителя несколько меньше единицы из-за наличия делителя напряжения, образованного r_э и нагрузкой. Это нетрудно вычислить, так как выход схемы находится в точке соединения r_э и R_нагр: G_U = U_вых/U_вх; R_нагр/(r_э + R_нагр). Таким образом, если взять, например, повторитель, ток затухания которого равен 1 мА, а нагрузка составляет 1 кОм, то его усиление по напряжению будет равно 0,976. Инженерам иногда нравится считать усиление в единицах сверхпроводимости для получения выражения, подходящего также для ОУ (см. разд. 3.07); в этом случае (используя выражение b_m = 1/r_э) получим

G_U = R_нагрb_m/(1 - R_нагрb_m).

Некоторые типы усилительных каскадов