Эмиттерный повторитель

Эмиттерный повторитель на основе npn-транзистора

Используемая на практике схема усилителя мощности переменного сигнала на эмиттерном повторителе. Резисторы $R_{1}$ и $R_{2}$ задают положение начальной рабочей точки транзистора («смещение»). $C_{1}$ и $C_{2}$ устраняют постоянную составляющую входного и выходного сигналов и влияние внутренних сопротивлений источника и приёмника сигналов на положение рабочей точки по постоянному току.

Эми́ттерный повтори́тель — частный случай повторителей напряжения на трёхэлектродных активных приборах на основе биполярного транзистора (катодного повторителя, истокового повторителя).

Характеризуется высоким коэффициентом усиления по току, коэффициент передачи по напряжению близок к единице. При этом входное сопротивление повторителя относительно велико, а выходное сопротивление — мало. Обладает широким диапазоном усиливаемых частот.

Описание схемы

В эмиттерном повторителе транзистор включён по схеме с общим коллектором (ОК). То есть, потенциал коллектора при работе каскада неизменен относительно «земли» и коллектор обычно подключается к источнику питания.

Входной сигнал подаётся на базу, а выходной сигнал снимается с эмиттера. В схеме образуется 100 % отрицательная обратная связь по напряжению, это существенно уменьшает нелинейные искажения сигнала.

Фазы входного и выходного сигнала совпадают, то есть усилитель является неинвертирующим.

Основные соотношения

По постоянному току:

$I_{\text{in}}=I_{\text{b}},$

$I_{\text{out}}=I_{\text{e}},$

$U_{\text{in}}=U_{\text{be}}+U_{R_{\text{e}}},$

$U_{\text{out}}=U_{R_{\text{e}}},$

где $I_{\text{in}},\ I_{\text{out}},\ U_{\text{in}},\ U_{\text{out}}$ — входные и выходные токи и напряжения соответственно, индексы b, e — указывают на базу и эмиттер, $U_{\text{be}}$ — напряжение между базой и эмиттером, $U_{R_{\text{e}}}$ — напряжение на эмиттерном резисторе.

Коэффициент передачи по току $K_{I}$ для большого сигнала:

$I_{\text{out}}/I_{\text{in}}=I_{\text{e}}/I_{\text{b}}=I_{\text{e}}/(I_{\text{e}}-I_{\text{c}})=\beta \gg 1,$

$\alpha ,\ \beta$ — коэффициенты передачи по току в схемах с общей базой и с общим эмиттером соответственно.

Коэффициент передачи по напряжению $K_{U}$ для большого сигнала:

$U_{\text{out}}/U_{\text{in}}=U_{R_{\text{e}}}/(U_{\text{be}}+U_{R_{\text{e}}})<1.$

Входное сопротивление $r_{\text{in}}$ для большого сигнала:

$r_{\text{in}}=U_{\text{in}}/I_{\text{in}}=(U_{\text{be}}+U_{R_{\text{e}}})/I_{\text{b}}.$

Выходное сопротивление $r_{\text{out}}$ для большого сигнала:

$r_{\text{out}}=U_{\text{out}}/I_{\text{out}}=U_{R_{\text{e}}}/I_{\text{e}}=R_{\text{e}}.$

Достоинства и недостатки

Достоинства

• Большое входное сопротивление.
• Малое выходное сопротивление.
• Широкий частотный диапазон.

Недостатки

• Коэффициент усиления по напряжению немного меньше 1.

Применение

Эмиттерный повторитель используется для согласования источников сигнала с высоким внутренним сопротивлением с низкоомной нагрузкой, например, для построения входных усилителей, как буферный усилитель, в каскадах с дифференциальным входом, а также в выходных каскадах усилителей мощности.

См. также

• Схема с общим эмиттером
• Схема с общей базой
• Каскады усиления
• Схема с общим коллектором

Ссылки

• Learning Common Collector Configuration
• R Victor Jones: Basic BJT Amplifier Configurations
• NPN Common Collector Amplifier — HyperPhysics]
• Theodore Pavlic: ECE 327: Transistor Basics; part 6: npn Emitter Follower
• Doug Gingrich: The common collector amplifier U of Alberta
• Raymond Frey: Lab exercises U of Oregon
• Circuits. Transistors. Emitter Follower