Входное и выходное сопротивления усилителя (БТ, BJT)
Входное сопротивление усилителя значительно варьируется в зависимости от конфигурации схемы, как показано на рисунке ниже. Оно также зависит от смещения. Здесь не учитывается, что входной импеданс является комплексной величиной и зависит от частоты. Для схем с общим эмиттером и общим коллектором он равен сопротивлению базы, умноженному на коэффициент β. Сопротивление базы по отношению к транзистору может быть как внутренним, так и внешним. Для схемы с общим коллектором:
\(R_{вх} = \beta R_Э\)
Для схемы с общим эмиттером немного сложнее. Нам необходимо знать внутреннее сопротивление эмиттера rЭ. Оно вычисляется по формуле:
\(r_Э = KT/I_Э m\)
где
- K=1.38×10-23 Дж·К−1 – постоянная Больцмана;
- T – температура в Кельвинах, берем ≅300;
- IЭ – ток эмиттера;
- m – для кремния изменяется от 1 до 2.
\(r_Э = 0,026 В/I_Э = 26 мВ/I_Э\)
Таким образом, Rвх для схемы с общим эмиттером равно:
\(R_{вх} = \beta r_{Э}\)
Например, входное сопротивление усилителя на транзисторе с β = 100, на схеме с общим эмиттером и смещением 1 мА равно:
\(r_Э = 26 мВ/ 1 мА = 26 \;Ом\)
\(R_{вх} = \beta r_Э = 100 \cdot 26 = 2600 \;Ом\)
Для более точного определения Rвх для схемы с общим коллектором необходимо учитывать RЭ:
\(R_{вх} = \beta (R_Э + r_Э)\)
Формула выше также применима и для схемы с общим эмиттером с резистором эмиттера.
Входной импеданс схемы с общей базой равен Rвх = rЭ.
Высокий входной импеданс схемы с общим коллектором согласовывается с источниками с высоким выходным сопротивлением. Одним из таких источников с высоким импедансом является керамический микрофон. Схема с общей базой иногда используется в RF (радиочастотных) схемах для согласования с источником с низким импедансом, например, с коаксиальным кабелем 50 Ом. С источниками со средним импедансом хорошо согласуется схема с общим эмиттером. Примером может служить динамический микрофон.
Выходные сопротивления трех основных типов схем приведены на рисунке ниже. Средний выходной импеданс схемы с общим эмиттером сделал ее самой популярной в использовании. Низкое выходное сопротивление схемы с общим коллектором хорошо подходит для согласования, например, для бестрансформаторного соединения с 4-омным динамиком.
Подведем итоги
Смотрите рисунок выше.