Эмиттерный повторитель

Эмиттерный повторитель – это простейший усилитель тока (рис. 3.5). Эмиттерные повторители применяют для усиления сигналов от источников с большим внутренним сопротивлением. Их также используют в качестве выходных каскадов мощных усилителей.

Рис. 3.5. Эмиттерный повторитель. e(t) – источник входного сигнала, R0 – внутреннее сопротивление источника вх. сигнала.

Входное и выходное напряжение связаны вторым законом Кирхгофа:

Вначале мы будем предполагать, что . Напряжение база–эмиттер меняется мало (рис. 3.3), приближенно его можно считать постоянным и равным примерно 0,6 В. Поэтому изменения входного и выходного напряжений равны:

То есть, переменную составляющую напряжения входного сигнала эмиттерный повторитель передает нагрузке без изменения. По этой причине усилитель называется эмиттерным повторителем. Заметим, что при передаче и обработке аналоговых (то есть, непрерывных, не цифровых) сигналов основной интерес представляют именно их переменные составляющие.

Найдем коэффициент усиления по току:

,

.

При расчетах переменных составляющих напряжений и токов в нелинейных цепях используют дифференциальные сопротивления (см. п.1). Входное дифференциальное сопротивление эмиттерного повторителя по определению равно отношению приращений входного напряжения и входного тока:

.

Это сопротивление, которое в сотни раз больше сопротивления нагрузки эмиттерного повторителя. Оно является нагрузкой для источника входного сигнала. То есть, источник входного сигнала подключен к большому сопротивлению, поэтому он отдает малый ток и малую мощность. Это важно, если источник сигнала имеет большое внутреннее сопротивление и малую мощность. Эмиттерный повторитель позволяет изолировать слабый источник от влияния последующих каскадов усилителя.

Рис. 3.6. Схема заме– щения усилителя.

Эмиттерный повторитель, как и любой другой усилитель, можно представить в виде источника напряжения или тока с некоторым внутренним сопротивлением R_вых. (рис. 3.6). Именно так его "видит" нагрузка. Сопротивление R_вых. называется выходным сопротивлением усилителя. Оно ограничивает ток, который усилитель может отдавать нагрузке.

Рис. 3.7. ВАХ усилителя.

Выходное сопротивление эмиттерного повторителя проще и естественнее всего найти как дифференциальное сопротивление, то есть, отношение приращения напряжения на выходе усилителя к приращению тока при условии, что ЭДС. источника постоянна (рис. 3.5, 3.7):

.

Таким образом, выходное сопротивление эмиттерного повторителя мало, оно в сотни раз меньше внутреннего сопротивления источника входного сигнала. Поэтому эмиттерный повторитель может отдавать нагрузке большой ток.

Замечание 1. Знак "–" в последнем уравнении появился потому что знак приращения напряжения на выводах источника входного сигнала противоположен знаку приращения напряжения на внутреннем сопротивлении источника: если ток растет, то на зажимах источника напряжение падает, а на внутреннем сопротивлении источника оно растет.

Замечание 2. На схеме рис. 3.5. в качестве нагрузки используется эмиттерный резистор. Иногда нагрузку подключают параллельно эмиттерному резистору, при этом ее сопротивление намного меньше сопротивления резистора: .