Эмиттерный повторитель

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

Эмиттерный повторитель на основе npn-транзистора

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

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:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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