Almindelig emitterforstærker - egenskaber, forspænding, løste eksempler

Denne konfiguration er kendt som common-emitter-konfiguration, fordi her bruges emitteren som den fælles negative terminal for inputbasessignalet og outputbelastningen. Med andre ord bliver emitterterminalen referenceterminalen til både input- og outputtrinene (hvilket betyder fælles for både base- og collectorterminalerne).

Fælles emitterforstærker er den mest almindeligt anvendte transistorkonfiguration kan ses i figur 3.13 nedenfor for både pnp- og npn-transistorer.

Grundlæggende bruges her transistorbasisterminalen som indgangen, samleren er konfigureret som udgangen, og emitteren er kabelforbundet til begge (f.eks. Hvis transistoren er NPN, kan emitteren forbindes til jordlinjereferencen), derfor får det sit navn som den fælles emitter. For en FET betegnes det analoge kredsløb som den fælles kilde forstærker.

Almindelige emitteregenskaber

Ligesom fælles basekonfiguration her bliver også to række karakteristika igen vigtige for fuldt ud at forklare arten af ​​common-emitter-opsætningen: den ene til input- eller base-emitter-kredsløbet og den næste for output- eller collector-emitter-kredsløbet.

Disse to sæt er vist i figur 3.14 nedenfor:

De aktuelle strømningsretninger for emitteren, samleren og basen er angivet i henhold til den almindelige standardregel.

Selvom konfigurationen er ændret, gælder forholdet for den aktuelle strøm, som blev oprettet i vores tidligere fælles basekonfiguration, stadig her uden nogen ændringer.

Dette kan repræsenteres som: jeg ER = Jeg C + Jeg B og jeg C = Jeg ER .

For vores nuværende common-emitter-konfiguration er de angivne outputegenskaber en grafisk repræsentation af outputstrømmen (I C ) versus udgangsspænding (V DETTE ) for et valgt sæt værdier for indgangsstrøm (I B ).

Indgangskarakteristikkerne kan ses som en tegning af indgangsstrøm (I B ) mod indgangsspændingen (V VÆRE ) for et givet sæt udgangsspændingsværdier (V DETTE )

Vær opmærksom på, at egenskaberne i fig. 3.14 angiver værdien af ​​I B i mikroampere i stedet for milliamperer til IC.

Vi finder også, at kurverne på jeg B er ikke helt vandrette som dem, der er opnået for jeg ER i den fælles basekonfiguration, hvilket indebærer, at kollektor-til-emitter-spændingen har evnen til at påvirke værdien af ​​basisstrømmen.

Den aktive region til konfigurationen af ​​fælles-emitter kan forstås som det afsnit af den øverste højre kvadrant, der ejer den største mængde linearitet, hvilket betyder det specifikke område, hvor kurverne for I B har tendens til at være praktisk talt lige og jævnt spredt.

I figur 3.14a kunne denne region opleves på højre side af den lodrette stiplede linje ved V Cesate og over kurven for jeg B lig med nul. Regionen til venstre for V Cesate er kendt som mætningsregionen.

Inden for den aktive region af en fælles-emitterforstærker vil kollektor-base-forbindelsen være omvendt forspændt, mens base-emitter-forbindelsen vil være forspændt fremad.

Hvis du husker, var det nøjagtigt de samme faktorer, som fortsatte i den aktive region i den fælles baseopsætning. Den aktive region af common-emitter-konfigurationen kunne implementeres til spænding, strøm eller effektforstærkning.

Afskæringsområdet for den fælles-emitter-konfiguration ser ikke ud til at være pænt karakteriseret i forhold til den for den fælles basekonfiguration. Bemærk, at i samleregenskaberne i fig. 3.14 er I C svarer ikke rigtig til nul, mens jeg B er nul.

For den fælles basekonfiguration, hver gang inputstrømmen I ER tilfældigvis er nær nul, bliver kollektorstrømmen kun lig med omvendt mætningsstrøm I HVAD , for at kurven I ER = 0 og spændingsaksen var en til alle praktiske anvendelser.

Årsagen til denne variation i samlekarakteristika kunne evalueres med de passende ændringer af ækvivalenter. (3.3) og (3.6). som angivet nedenfor:

Ved at vurdere det ovenfor diskuterede scenario, hvor IB = 0 A, og ved at erstatte en typisk værdi som 0,996 for α, er vi i stand til at opnå en resulterende kollektorstrøm som udtrykt nedenfor:

Hvis vi betragter mig CBO som 1 μA, den resulterende kollektorstrøm med I B = 0 A ville være 250 (1 μA) = 0,25 mA, som gengivet i egenskaberne i fig. 3.14.

I alle vores fremtidige diskussioner er samlerstrømmen etableret af betingelsen I B = 0 μA har betegnelsen som bestemt af følgende ligning. (3.9).

Betingelserne baseret på den ovennævnte nyetablerede strøm kunne visualiseres i det følgende fig 3.15 ved hjælp af dens referenceanvisninger som beskrevet ovenfor.

For at muliggøre forstærkning med minimale forvrængninger i den fælles emittertilstand etableres afskæringen af ​​kollektorstrømmen I C = Jeg DIREKTØR.

Det betyder området lige under jeg B = 0 μA bør undgås for at sikre et rent og uforvrænget output fra forstærkeren.

Hvordan almindelige emitterkredsløb fungerer

Hvis du vil have konfigurationen til at fungere som en logisk switch, for eksempel med en mikroprocessor, vil konfigurationen præsentere et par interessepunkter: først som afskæringspunkt og den anden som mætningsregion.

Afskæringen kan ideelt set indstilles til I C = 0 mA for den specificerede V DETTE spænding.

Siden jeg CEO i s normalt ganske lille for alle silicium-BJT'er, kunne afskæringen implementeres til skiftehandlinger, når jeg B = 0 μA eller I C = Jeg direktør

Hvis du husker en udgangskonfiguration, blev sæt af inputegenskaber omtrent etableret gennem en lige linjeækvivalent, der førte til resultatet V VÆRE = 0,7 V, for alle niveauer af I ER der var større end 0 mA

Vi kan også anvende den samme metode til en fælles-emitterkonfiguration, som vil producere den omtrentlige ækvivalent som vist i figur 3.16.

Figur 3.16 Stykkevis lineær ækvivalent for diodeegenskaberne i figur 3.14b.

Resultatet er i overensstemmelse med eller vores tidligere fradrag, ifølge hvilken basissenderspændingen for en BJT inden for det aktive område eller ON-tilstanden vil være 0,7V, og dette vil blive løst uanset basisstrømmen.

Løst praktisk eksempel 3.2

Sådan forspændes en Common-Emitter forstærker

Forspænding af en fælles-emitter forstærker passende kunne etableres på samme måde som den blev implementeret til fællesbaseret netværk .

Antag, at du havde en npn-transistor som angivet i fig. 3.19a og ønskede at håndhæve en korrekt forspænding gennem den for at etablere BJT i ​​den aktive region.

Til dette skal du først angive jeg ER retning som bevist af pilemarkeringerne i transistorens symbol (se fig. 3.19b). Efter dette ville du kræve, at du opretter de andre aktuelle retninger strengt i henhold til Kirchhoffs nuværende lovforhold: Jeg C + Jeg B = Jeg ER.

Derefter skal du introducere forsyningslinjerne med korrekte polariteter, der supplerer retningerne for I B og jeg C som angivet i fig. 3.19c, og afslut til sidst proceduren.

På samme måde kan en pnp BJT også være forudindtaget i sin fælles emittertilstand, for dette skal du blot vende alle polariteterne i figur 3.19.

Typisk anvendelse:

Lavfrekvent spændingsforstærker

En standardillustration af brugen af ​​et common-emitter forstærker kredsløb er vist nedenfor.

Det AC-koblede kredsløb fungerer som en niveauskifterforstærker. I denne situation antages det, at basis-emitterens spændingsfald er omkring 0,7 volt.

Indgangskondensatoren C fjerner ethvert DC-element i indgangen, mens modstandene R1 og R2 bruges til at forspænde transistoren for at gøre det muligt at være i aktiv tilstand i hele inputområdet. Outputtet er en reproduktion på hovedet af AC-komponenten i indgangen, som er blevet forstærket af forholdet RC / RE og bevæget sig gennem et mål, der er bestemt af alle 4 modstande.

På grund af det faktum, at RC normalt er ret massiv, kan outputimpedansen på dette kredsløb være virkelig betydelig. For at minimere denne bekymring opretholdes RC så lille som den kan være plus forstærkeren ledsages af en spændingsbuffer, såsom en emitterfølger.

Radiofrekvens kredsløb

Common-emitter forstærkere bruges undertiden også i radiofrekvens kredsløb , såsom at forstærke svage signaler, der er opnået gennem en antenne. I tilfælde som dette erstattes det almindeligvis af belastningsmodstanden, der inkluderer et indstillet kredsløb.

Dette kan opnås for at begrænse båndbredden til noget tyndt bånd struktureret gennem den ønskede driftsfrekvens.

Mere til det punkt tillader det også, at kredsløbet fungerer ved større frekvenser, fordi det indstillede kredsløb gør det muligt at resonere enhver interelektrode og køre-kapacitet, der generelt forbyder frekvensresponsen. Almindelige emittere kan også anvendes i vid udstrækning som forstærkere med lav støj.