4.1 Эмиттерный повторитель

Pис. 4.1

На рис. 4.1 показан эмиттерный повторитель. Эта, на первый взгляд бесполезная схема, позволяет делать входной импеданс (сопротивление) значительно больше чем выходной. Из чего следует, что источник входного сигнала будет отдавать меньшую мощность, если нагрузку подключить к нему не непосредственно, а через эмиттерный повторитель. Назван этот повторитель именно так потому, что выходной сигнал снимается с эмиттера, напряжение на котором равно напряжению на входе (на базе) минус падение напряжения на диоде (на переходе база - эмиттер) . Выходной сигнал по форме повторяет входной, но уровень его напряжения на 0.6 – 0.7 В. ниже. Для приведенной схемы входное напряжение должно составлять, по крайней мере 0,6 В, иначе выходное напряжение будет равно потенциалу земли. Если к эмиттерному резистору подключить источник отрицательного напряжения, то входной сигнал может быть отрицательным.

Схема эмиттерного повторителя, иногда называемая схемой с общим коллектором. Коэффициент усиления по напряжению этой схемы меньше 1, но она имеет высокое входное сопротивление и по этой причине часто используется как буферный или развязываю­щий усилитель. Переменный входной сигнал подается на базу, а выходной сигнал снимается с эмиттерного резистора .

Схема смещения эмиттерного повторителя легко выполнима, и анализ ее достаточно прост. Напряжение на коллекторе определяется через напряжения на базе и эмиттере:

Для расчета цепи смещения в схеме эмиттерного повторителя сначала необходимо выбрать величину эмиттерного резистора. Типичной величиной является 1 кОм. Затем нужно определить положение рабочей точки в стати­ческом режиме (часто это ). Теперь можно определить , и на этом расчет заканчивается.

В эмиттерном повторителе (а фактически в любом транзисторном усилителе) необходимо создать смещение для того, чтобы коллекторный ток протекал в течение полного периода сигнала. Проще всего воспользоваться для этого делителем напряжения.

Входной сигнал, поданный на базу эмиттерного повторителя, вызывает гораздо больший ток коллектора. Ток эмиттера создает падение напряжения на резисторе , которое влияет на входное напряжение (при увеличении входное напряже­ние уменьшается). В результате протекает только небольшой входной ток. Таким образом, входное сопротивление эмиттерного повторителя имеет очень большую величину.

Pис. 4.2 Эквивалентная схема

Схему эмиттерного повторителя можно проанализировать, преобразовав h-параметры схемы с ОЭ () в h-параметры для схемы с ОК ( ), но более просто провести анализ непосредственно по эквивалентной схеме на рис. 2. Из этой схемы находим:

Входное сопротивление транзистора определяется как отношение напря­жения на базе к току базы:

Коэффициент усиления по напряжению транзистора:

Из этого уравнения следует, что коэффициент усиления по напряжению эмиттерного повторителя всегда меньше 1, а фазы входного и выходного напряжений совпадают.

Использование эмиттерного повторителя а качестве стабилизаторов напряжения

Pис. 4.3

Простейшим стабилизатором служит обычный зенеровский диод-стабилитрон рис. 3. Через него должен протекать ток, поэтому нужно обеспечить выполнение следующего условия:

Так как напряжение не стабилизировано, то в формулу нужно поставить наименьшее возможное значение . Это пример того, „как следует проектировать схему для жестких условий работы. На практике учитывают также допуски на параметры компонентов, предельные значения напряжения в сети и т. п., стремясь предусмотреть наихудшее возможное сочетание всех значений. На стабилитроне рассеивается мощность:

Для того чтобы предусмотреть работу в жестких условиях, при расчете Рстаб следует использовать значения (макс), R (мин), (мин). Стабилизированный источник с зенеровским диодом, как правило, используют в некритичных схемах или в схемах, где потребляемый ток невелик. Ограничения такой схемы проявляются в следующем:

1. Напряжение нельзя отрегулировать или установить на заданное значение.

2. Стабилитроны имеют конечное динамическое сопротивление, а в связи с этим они не всегда достаточно сильно сглаживают пульсации входного напряжения и влияние изменения нагрузки.

З.При широком диапазоне изменения токов нагрузки приходится выбирать стабилитрон с большой мощностью рассеяния, так как при малом токе нагрузки он должен рассеять на себе значительную мощность, равную максимальной мощности в нагрузке.

Задание к лабораторной работе:

Рис. 4.4

Так как R53=R52,амплитуда на эмиттере будет равна амплитуде на коллекторе. Сигнал на коллекторе будет инвертирован (рис.4.4).

1. Собрать схему, изображенную на рисунке 4.4

2. Подать на эмиттерный повторитель синусоидальный сигнал, симметричный.

3. С помощью осциллографа пронаблюдать "повторение " на выходе.

4. Присоединить питание эмиттера вместо земли к напряжению -15В.

5. С помощью осциллографа посмотреть выходной сигнал.

6. Сравнить полученные результаты опытов.

7. Снять зависимость . По полученным данным отобразить данную зависимость в виде графика.

8. Измерить - выходное полное сопротивление повторителя, присоединив нагрузку 1кОм с блокировочным конденсатором к выходу повторителя и пронаблюдать за падением амплитуды выходного сигнала; для этого следует использовать малый входной сигнал - меньше вольта.