Каскад с общим эмиттером

В активном усилительном режиме транзистор ${\displaystyle VT1}$ открыт, напряжение на его коллекторе, при отсутствии входного сигнала, для расширения динамического диапазона, составляет приблизительно половину напряжения питания ${\displaystyle E_{P}}$ — положение начальной рабочей точки, задаваемой током базы, протекающим через резистор ${\displaystyle R_{b}}$.

Постоянное напряжение на базе относительно эмиттера ${\displaystyle U_{be}}$ от входного сигнала изменяется мало и составляет примерно 0,2 В для германиевых и 0,65 В для кремниевых транзисторов. Примерное постоянство напряжения ${\displaystyle U_{be}}$ объясняется тем, что его зависимость от тока базы логарифмическая.

С учётом этого в режиме напряжение на коллекторе при постоянном ${\displaystyle R_{c}}$ полностью определяется током, втекающем в базу через резистор ${\displaystyle R_{b}}$:

${\displaystyle U_{c}=E_{P}-I_{c}R_{c}=E_{P}-\beta I_{b}R_{c}}$${\displaystyle =E_{P}-\beta R_{c}{\frac {E_{P}-U_{be}}{R_{b}}},}$

где ${\displaystyle \beta }$ — коэффициент усиления по току транзистора ${\displaystyle VT1}$ в схеме с общим эмиттером.

Таким образом, чтобы в режиме покоя получить на коллекторе напряжение ${\displaystyle U_{c}}$, при заданном ${\displaystyle R_{c}}$ необходимо задать сопротивление в цепи базы ${\displaystyle R_{b}}$ равным:

${\displaystyle R_{b}=\beta R_{c}{\frac {E_{P}-U_{be}}{E_{P}-U_{c}}}.}$

Входное ${\displaystyle R_{in}}$ и выходное ${\displaystyle R_{out}}$ сопротивления каскада равны:

${\displaystyle R_{in}=R_{b}||r_{b}={\frac {R_{b}r_{b}}{R_{b}+r_{b}}},}$

${\displaystyle R_{out}=R_{c}||r_{c}={\frac {R_{c}r_{c}}{R_{c}+r_{c}}},}$

где ${\displaystyle r_{b}}$ и ${\displaystyle r_{c}}$ — внутренние сопротивления базы и коллектора транзистора соответственно. Символом ${\displaystyle ||}$ сокращённо обозначается параллельное соединение сопротивлений.

Сигнал источника ${\displaystyle U_{G}}$ поступает на вход каскада через последовательно соединённые внутреннее сопротивление источника ${\displaystyle R_{G}}$ и входное сопротивление каскада ${\displaystyle R_{in}}$, вызывая входной ток:

${\displaystyle I_{b}^{\sim }={\frac {U_{G}}{R_{G}+R_{in}}}.}$

Учитывая, что по переменному току нагрузкой в цепи коллектора является сопротивление, имеем:

${\displaystyle R_{H}^{'}=R_{H}||R_{out}={\frac {R_{H}R_{out}}{R_{H}+R_{out}}},}$

выходное напряжение каскада можно записать как:

${\displaystyle U_{out}=I_{c}^{\sim }R_{H}^{'}=\beta I_{b}^{\sim }R_{H}^{'}={\frac {\beta U_{G}R_{H}^{'}}{R_{G}+R_{in}}},}$

а коэффициент усиления по напряжению ${\displaystyle K_{U}}$:

${\displaystyle K_{U}={\frac {U_{out}}{U_{G}}}={\frac {\beta R_{H}^{'}}{R_{G}+R_{in}}}.}$

Достоинства каскада с ОЭ

• Большой коэффициент усиления по току.
• Большой коэффициент усиления по напряжению.
• Наибольшее из всех каскадов усиление по мощности.
• Для питания достаточно одного источника питания.

Недостатки

• Более узкий частотный диапазон по сравнению со схемой с общей базой или с общим коллектором из-за влияния ёмкости коллектор-база, вызывающей эффект Миллера.
• Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.