Зачем нагрузочный резистор в схеме эмиттерного повторителя?

Question

[Станислав Тимошко]

Везде, где упоминается схема включения биполярного транзистора с общим коллектором, присутствует резистор эмиттера. А зачем он нужен? По сути, все свойства эмиттерного повторителя (усиление по току, большое входное и маленькое выходное сопротивление) будут выполняться и без этого резистора..

Answer 1

[Игорь]

Стоит задаться следующим вопросом: что будет, если транзистор открыт сигналом, поданным на его базу? То есть, если работает он в простом режиме, режиме ключа. Большой ток от источника питания потечет через переход по цепи коллектор - эмиттер. От "+" ИП к "-". Если сопротивление этой цепи будет очень низким, то это, считай, перемычка, создающая короткое замыкание. Блоку питания поплохеет. Для того, чтобы снизить ток через КЭ, стоит ограничивающий резистор.
Более того, выходное напряжение (Vout) потому и формируется, что происходит его падение на резисторе. Т. е. относительно провода корпуса, точка Vout будет иметь напряжение, но только в случае наличия резистора! Если его убрать, то никакого выходного Vout не будет. В цепи КЭ будет лишь сплошной ток. Мы не сможем без резистора выделить из тока напряжение. Иными словами: не сможем преобразовать ток в напряжение. А на выходе схемы нам требуется именно напряжение.
Резистор, сам по себе, в плане своего функционального назначения, может применяться для: ограничения тока, преобразования тока в напряжение.
Ответ: 1) чтобы не закоротить БП, 2) чтобы получить напряжение Vout из тока.

Comments

[Станислав Тимошко]

Я предлагаю не замкнуть эмиттер с землей, а снимать напряжение с эмиттера. То есть, выходными клеммами каскада сделать эмиттер и землю. Таким образом ток будет течь только через последующий каскад и не будет течь через, как мне кажется, бесполезный в данном случае резистор (который просто преобразовывает энергию поля в тепло).

[Виктор]

Станислав Тимошко,

Таким образом ток будет течь только через последующий каскад и не будет течь через, как мне кажется, бесполезный в данном случае резистор

Процитированной фразой вы сами себе и ответили.
Ток эмиттера может течь только через нечто, пропускающее ток. Скажем, через конденсатор с его изоляцией между обкладками - не потечёт, а через резистор - потечёт. Соответственно, если вход следующего каскада будет иметь свойства резистора, то да, нарисованный на вашей схеме резистор Re не нужен.
Не все схемы с эмиттерным повторителем таковы. Например, в схемах усилителей звукового сигнала отдельные каскады разделены конденсаторами, которые так и называются разделительными. Тут без эмиттерного резистора никак не обойтись.
Ну а о том, какое сопротивление (в омах/килоомах) должен иметь этот резистор - это отдельный вопрос. Задайте его - ответим и на него.

Answer 2

[pfg21]

Это общая схема.
1. Нагрузка контура, замыкание прохождения тока в схеме.
2. Преобразование тока, протекающим через и регулируемым транзистором, в выходное напряжение.
3. Его вполне может не быть, если дальнейший по схеме элемент является нагрузкой, к примеру, вместо Re подключен динамик.
И т.д.

Comments

[Станислав Тимошко]

Хм, странно. А если понимать эту схему как каскад? То есть, четырехполюсник с входом и выходом. Можно ли, например, убрать этот резистор и входом обозначить базу, а выходом эмиттер?

[pfg21]

Станислав Тимошко, о чем и сказал в пункт 3. Для работы схемы к эмиттеру должна быть нагрузка.
К примеру трансформатор, с второй обмотки получишь полноценный сигнал.

Answer 3

[mayton2019]

Ограничивает ток эмиттера.

Comments

[Станислав Тимошко]

Зачем его ограничивать? В нагрузку, которая будет подключена к V_out пойдет столько, каков её импеданс.

[mayton2019]

Станислав Тимошко, ты-же знаешь закон Ома? Ток потечет по пути наименьшего сопротивления.
В случае открытого эмиттера будет сопротивление близкое к нулю. Как короткое замыкание.

Нагрузка подключенная в параллель не суммируется. Вспоминай формулу .

[Станислав Тимошко]

mayton2019, Я не предлагал соединять эмиттер с землей. Я говорил о том, чтобы снимать выходное напряжение напрямую с эмиттера (то есть, полезную нагрузку подключать вместо эмиттерного резистора).
На всех схемах меня смущает то, что выходное напряжение снимается именно с резистора. Кажется, что этот резистор - необходимая часть каскада, но по сути, это не так. Выходное напряжение (то есть выходная клемма каскада) по сути должно сниматься напрямую с эмиттера.

[mayton2019]

Не смущайся.

[pfg21]

Станислав Тимошко, оно и может сниматься с эмиттера. Но это будет ток. Если последующий каскад управляется током, то вполне можно подключить эмиттер к нему.
В остальных случаях, необходимо преобразование ток в напряжение, простейшим вариантом которого и будет резистор

[Станислав Тимошко]

pfg21, Не понял последние два предложения. Что значит "управляться током" и "преобразование тока в напряжение"? Так или иначе, при подключении последующего каскада напрямую к эмиттеру, последующий каскад получит почти то же напряжение, что и вход эмиттерного повторителя (за исключением падения ~0.7В на переходе база-эмиттер). Получается, что эмиттерный резистор не нужен вообще не при каких условиях?

[Виктор]

Станислав Тимошко,

Не понял последние два предложения. Что значит "управляться током" и "преобразование тока в напряжение"?

Это легко объяснить. То, что вы называете "следующим каскадом", может быть устроено совершенно по-разному. Вот например, светодиод "управляется" током, т.е. яркость его свечения зависит от проходящего по нему прямого тока. А например, изолированный затвор полевого транзистора управляется (без кавычек) напряжением, т.е. нет напряжения - транзистор закрыт, а если подано напряжение выше порога открывания - он открывается.
Таким образом, если удалить эмиттерный резистор и вместо него включить светодиод, всё прекрасно заработает. В этом случае резистор действительно не нужен. Пытаться же пропустить эмиттерный ток через затвор полевика - грубая схемная ошибка, без эмиттерного резистора ничего не заработает. Если ещё точнее, то эмиттерный повторитель без эмиттерного резистора сможет открыть подключённый к нему полевой транзистор, а вот закрыть его - не сможет.
Или наоборот, если типы проводимости повторителя и полевика разные.

[hint000]

Станислав Тимошко,

Что значит "управляться током" и "преобразование тока в напряжение"?

IMHO, непонимание происходит от того, что люди, глубоко погруженные в электронику вкладывают в такие слова не совсем тот же смысл, что "обычные" люди. Вроде то же, но не совсем. :)
Сначала поясню для "отмороженных электронщиков", как думают "простые смертные":
без напряжения не может быть тока, значит любой участок цепи "управляется напряжением", а что такое это ваше "управляется током" нам неведомо. :)

Теперь для "простых смертных", слегка утрированно. Про "управление током" говорят, когда ток на участке цепи настолько явный

spoiler

, что его можно увидеть невооруженным глазом. :) Напряжение какое-то есть, но мы на него даже не смотрим, оно как декорации на сцене. Кто будет разглядывать декорации, когда выступает виртуоз и любимец публики Ток.
Про "управление напряжением" говорят, когда ток пренебрежимо мал. Может быть настолько мал, что не обнаруживается приборами. А может быть просто мал и не влияет на работу схемы. Скажем, был 1 микроампер, поменяли резистор и стало 10 микроампер, вроде разница в 10 раз, а схема как работала, так и работает, никаких изменений. На сцене пусто, зритель любуется декорациями (напряжением). Вот вышел неприметный человек, проверил микрофон и ушел. Вот тихонько вышел другой человек, подвинул стул и ушел. А это два разных человека выходили или один и тот же? Да кто ж их различит - микротоки, могли бы и вовсе не выходить, они безразличны зрителю, когда на сцене такие замечательные декорации - Напряжение.

и "преобразование тока в напряжение"?

Значит следующий вход потребляет всего лишь микротоки. А предыдущий выход не способен работать на микротоках, ему необходим более ощутимый ток в нагрузке. Тогда мы резистором создаём ощутимый ток, а от резистора уже отводим "напряжение" (и микроток на следующем входе, как результат этого напряжения, но этот микроток нас не интересует).

Поскольку сам я отношу себя к "простым смертным", то прошу "отмороженных электронщиков" поправить.

[pfg21]

Станислав Тимошко, в реальности у всех элементов имеются ненулевые точки утечек. они конечно очень маленькие.
вот выше описан вариант прямого подключения эмитера к затвору полевику. такая схем никогда не сможет работать. затвор полевика отгорожен от канал сток-исток диэлектриком и его сопротивление сотни килоом - мегаомы, ток утечки на таком сопротивлении создаст напряжение больше напряжения открытия полевика. и полевик будет всегда открыт внезависмости от включения/выключения биполярного транзистора.

под твое требование очень подходит схема Дарлингтона, где эмитер напрямую подключен к базе следующего транзистора, и выходной ток эмитера управляет входным током базы.
в реальном применении же добавляют резистор, который закорачивает токи утечек.