Підсилювач являє собою чотириполюсник, у якого два висновки є входом і два висновки є виходом. Структурна схема включення підсилювача приведена на малюнку 1.
Малюнок 1 Структурна схема включення підсилювача
Основний підсилювальний елемент - транзистор має всього три висновки, тому один з висновків транзистора доводиться використовувати одночасно для підключення джерела сигналу (як вхідний висновок) і підключення навантаження (як вихідний висновок). Схема із загальним колектором - це підсилювач, де колектор транзистора використовується як для підключення вхідного сигналу, так і для підключення навантаження. Функціональна схема підсилювача з транзистором, включеним по схемі із загальним колектором наведена на малюнку 2.
Малюнок 2 Функціональна схема включення транзистора із загальним колектором
На даній схемі пунктиром показані кордону підсилювача, зображеного на малюнку 1. На ній не показані ланцюга харчування транзистора. З огляду на, що джерело живлення має нульовим опором для змінного струму, підключення виведення транзистора до джерела живлення (стабілізатора напруги) еквівалентно підключенню до загального проводу. Основною перевагою підсилювача із загальним колектором є його великий вхідний опір, тому схема з загальним колектором зазвичай застосовується на низьких частотах. З цим пов'язаний вибір схеми живлення транзистора. Для харчування транзистора в схемі із загальним колектором зазвичай використовуються стабілізовані по струму схеми: схема з колекторної стабілізацією і схема з емітерний стабілізацією. Розрахунок резисторів, що входять в ці схеми не залежить від схеми включення транзистора і для схеми із загальним колектором проводиться точно так само як і для схеми із загальним емітером. Схема із загальним колектором НЕ інвертує сигнал і не посилює його по напрузі, тому вона часто називається емітерний повторювачем На малюнку 3 показана принципова схема підсилювального каскаду на біполярному npn-транзисторі, виконаного за схемою з загальним колектором.
Малюнок 3 Схема включення транзистора із загальним колектором (колекторна стабілізація)
У даній схемі резистор R2 одночасно є резистором навантаження і елементом колекторної стабілізації. Те, що резистор підключений до емітером транзистора, ситуації не змінює. Струм колектора все одно протікає через цей резистор і падіння напруги прикладається до емітера транзистора. Глибина зворотного зв'язку по постійному струму визначається співвідношенням опору резистора R1 і вхідного опору транзистора.
Схема каскаду з загальним колектором і емітерний стабілізацією володіє кращими характеристиками по стабільності параметрів. У ній глибина зворотного зв'язку по постійному струму наближається до 100%. Принципова схема включення транзистора із загальним колектором і емітерний стабілізацією приведена на малюнку 4.
Малюнок 4 Схема включення транзистора із загальним колектором (емітерний стабілізація)
Відмінною особливістю схеми із загальним колектором є високий вхідний опір. Його можна визначити за формулою, подібної формулою (4) схеми із загальним емітером. Однак в даному випадку до входу буде перераховуватися опір ланцюга емітера, яке значно більше внутрішнього опору емітера транзистора rе.
У схемі, наведеній на рисунку 3, в якості опору Rе використовується резистор R2, а в схемі, наведеній на рисунку 4, - резистор R3. При його номіналі 1 кОм і h21е. рівним 100, вхідний опір транзистора буде дорівнює 100 кОм! При такому опорі, розраховуючи транзисторний каскад, слід враховувати вплив опору ланцюга зміщення, тому що по ньому теж протікає вхідний струм. Шляхи протікання вхідного струму в схемі з загальним колектором показані на малюнку 5.
Малюнок 5 Протікання струму по вхідних ланцюгах емітерного повторювача
Як видно з даної схеми, вхідний струм протікає не тільки через базу транзистора і резистор R2, а й через резистор R1, джерело живлення і повертається до джерела сигналу. В результаті вхідний опір емітерного повторювача буде визначатися як паралельне включення вхідного опору транзистора і резистора R1:
Наприклад, при харчуванні підсилювача від джерела напруги 5 В, і струмі колектора 1 mA, для отримання на виході максимального динамічного діапазону потрібна напруга на емітер задати рівним 2,5 В. Тоді опір R2 = 2,5кОм, струм бази транзистора Іб = 1 мА / 100 = 10мкА. Опір R1 = (5В - 2,5 В - 0,7 В) / 10мкА = 180кОм. Вхідний опір каскаду Rвх = 100кОм || 180кОм = 64кОм.
Властива схемою з ОК зворотний зв'язок не тільки збільшує вхідний опір, а й зменшує вихідний. Його можна приблизно вважати рівним опору емітера транзистора:
Більш точно вихідний опір схеми із загальним колектором можна визначити як паралельне з'єднання опору емітера транзистора і резистора R2:
Високий вхідний опір схеми із загальним колектором визначило те, що вона зазвичай застосовується в якості вхідного каскаду підсилювачів, зазвичай низькочастотних, де паразитні ємності схеми не впливають на параметри схеми. Низький вихідний опір дозволяє застосовувати емітерний повторювач для узгодження вихідного і вхідного опорів проміжних каскадів. У високочастотних підсилювачах низький вихідний опір дозволяє застосовувати цей каскад в якості вихідного.
Разом зі статтею "Схема включення транзистора із загальним колектором" читають: