Der er forskellige typer transistorforstærkere betjenes ved hjælp af en AC-signalindgang. Dette udveksles mellem den positive værdi og den negative værdi, derfor er dette den ene måde at præsentere den fælles emitter på forstærker kredsløb for at fungere mellem to topværdier. Denne proces er kendt som den forspændte forstærker, og det er en vigtig forstærkerkonstruktion at fastlægge det nøjagtige driftspunkt for en transistorforstærker, som er klar til at modtage signalerne, og det kan derfor reducere enhver forvrængning af udgangssignalet. I denne artikel vil vi diskutere fælles emitterforstærkeranalyse.

Hvad er en forstærker?

Forstærkeren er et elektronisk kredsløb, der bruges til at øge styrken af et svagt indgangssignal med hensyn til spænding, strøm eller effekt. Processen med at øge styrken af et svagt signal kaldes forstærkning. En vigtigste begrænsning under forstærkning er, at kun størrelsen af signalet skal øges, og der ikke bør være ændringer i den oprindelige signalform. Transistoren (BJT, FET) er en hovedkomponent i et forstærker-system. Når en transistor bruges som en forstærker, er det første trin at vælge en passende konfiguration, hvor enheden skal bruges. Derefter skal transistoren være forspændt for at få det ønskede Q-punkt. Signalet påføres forstærkerens indgang, og outputforstærkning opnås.

Hvad er en almindelig emitterforstærker?

Den fælles emitterforstærker er en tre grundlæggende enkelt-trins bipolar krydsetransistor og bruges som en spændingsforstærker. Indgangen på denne forstærker er taget fra baseterminalen, udgangen opsamles fra kollektorterminalen, og emitterterminalen er fælles for begge terminaler. Basissymbolet for den fælles emitterforstærker er vist nedenfor.

Fælles emitterforstærker

Almindelig konfiguration af emitterforstærker

I elektronisk kredsløbskonstruktion er der tre slags transistorkonfigurationer, der bruges som fælles emitter, fælles base og fælles kollektor, idet den hyppigst anvendte er almindelig emitter på grund af dens vigtigste egenskaber.

Denne form for forstærker inkluderer signalet, der gives til baseterminalen, hvorefter udgangen modtages fra kredsløbets kollektorterminal. Men, som navnet antyder, er emitterkredsløbets hovedattribut kendt for både input såvel som output.

Konfigurationen af en almindelig emittertransistor bruges i vid udstrækning i de fleste elektroniske kredsløbskonstruktioner. Denne konfiguration er jævnt passende for både transistorer som PNP og NPN-transistorer, men NPN-transistorer bruges oftest på grund af den udbredte anvendelse af disse transistorer.

I Common Emitter Amplifier Configuration er Emitter af en BJT fælles for både input og output signal som vist nedenfor. Arrangementet er det samme for en PNP transistor , men bias vil være modsat w.r.t NPN-transistor.

Konfigurationer af CE-forstærker

Betjening af Common Emitter Amplifier

Når et signal påføres over emitter-base-krydset, øges den forreste forspænding over dette kryds under den øverste halvcyklus. Dette fører til en stigning i strømmen af elektroner fra emitteren til en kollektor gennem basen, hvilket øger kollektorstrømmen. Den stigende kollektorstrøm får flere spændingsfald over kollektorbelastningsmodstanden RC.

Betjening af CE-forstærker

Den negative halvcyklus mindsker den forreste forspænding over emitter-base-krydset. Den faldende kollektor-basisspænding reducerer kollektorstrømmen i hele kollektormodstanden Rc. Den forstærkede belastningsmodstand vises således på tværs af kollektormodstanden. Det almindelige emitterforstærkerkredsløb er vist ovenfor.

Fra spændingsbølgeformerne for CE-kredsløbet vist i fig. (B) ses det, at der er en 180-graders faseforskydning mellem indgangs- og udgangsbølgeformer.

Arbejde med Common Emitter Amplifier

Nedenstående kredsløbsdiagram viser funktionen af det fælles emitterforstærkerkredsløb og den består af spændingsdeler forspænding, bruges til at levere basisspændingen efter behov. Spændingsdelerens forspænding har en potentiel opdeler med to modstande tilsluttet på en måde, så midtpunktet bruges til at levere basisforspænding.

Fælles emitterforstærkerkredsløb

Der er forskellige typer elektroniske komponenter i den almindelige emitterforstærker, der er R1-modstand, bruges til den forreste forspænding, R2-modstanden bruges til udvikling af forspænding, RL-modstanden bruges ved udgangen, det kaldes belastningsmodstanden. RE-modstanden bruges til termisk stabilitet. C1-kondensatoren bruges til at adskille vekselstrømssignalerne fra jævnstrømsspændingen, og kondensatoren er kendt som koblingskondensatoren .

Figuren viser, at forspændingen mod forstærkning af fælles emitterforstærker-transistorkarakteristikker, hvis R2-modstanden stiger, er der en stigning i den forreste forspænding, og R1 & forspænding er omvendt proportional med hinanden. Det vekselstrøm påføres basen af transistoren i det fælles emitterforstærkerkredsløb, så er der en strøm af lille basisstrøm. Derfor er der en stor mængde strøm gennem opsamleren ved hjælp af RC-modstanden. Spændingen nær modstanden RC vil ændre sig, fordi værdien er meget høj, og værdierne er fra 4 til 10 kohm. Derfor er der en enorm mængde strøm til stede i kollektorkredsløbet, der forstærkes fra det svage signal, derfor fungerer almindelige emittertransistorer som et forstærkerkredsløb.

“hjemmelavet langdistance ir illuminator ”

Spændingsforstærkning af fælles emitterforstærker

Den aktuelle forstærkning af den fælles emitterforstærker er defineret som forholdet mellem ændring i kollektorstrøm og ændringen i basisstrøm. Spændingsforstærkningen er defineret som produktet af strømforstærkningen og forholdet mellem kollektorens udgangsmodstand og basismodtagerens indgangsmodstand. De følgende ligninger viser det matematiske udtryk for spændingsforstærkning og strømforstærkning.

β = ΔIc / ΔIb

Av = β Rc / Rb

Kredsløbselementer og deres funktioner

De fælles emitterforstærkerkredsløbselementer og deres funktioner diskuteres nedenfor.

Biasing Circuit / Voltage Divider

Modstandene R1, R2 og RE bruges til at danne spændingsforspænding og stabiliseringskredsløb . Forspændingskredsløbet skal etablere et korrekt Q-punkt, ellers kan en del af signalets negative halve cyklus være afskåret i udgangen.

Indgangskondensator (C1)

Kondensatoren C1 bruges til at koble signalet til BJT's basisterminal. Hvis det ikke er der, vil signalkildemodstanden, Rs komme på tværs af R2, og derfor vil det ændre bias. C1 tillader kun AC-signalet at strømme, men isolerer signalkilden fra R2

Emitter Bypass-kondensator (CE)

En emitter-bypass-kondensator CE anvendes parallelt med RE til at tilvejebringe en lavreaktansbane til det forstærkede AC-signal. Hvis det ikke bruges, vil det forstærkede vekselstrømssignal, der følger gennem RE, medføre et spændingsfald over det og derved falde udgangsspændingen.

Koblingskondensator (C2)

Koblingskondensatoren C2 kobler et forstærkningstrin til det næste trin. Denne teknik bruges til at isolere DC-bias-indstillingerne for de to koblede kredsløb.

CE-forstærkerens kredsløbsstrømme

Basisstrøm iB = IB + ib hvor,

IB = DC-basisstrøm, når der ikke påføres noget signal.

ib = AC-base, når AC-signal anvendes, og iB = total basisstrøm.

Samlerstrøm iC = IC + ic hvor,

iC = samlet solstrøm.

IC = nul signalopsamlerstrøm.

ic = AC-samlerstrøm, når AC-signalet påføres.

Emitterstrøm iE = IE + dvs. hvor,

IE = Nul signal emitterstrøm.

Ie = AC-emitterstrøm, når AC-signal anvendes.

iE = total emitterstrøm.

Almindelig emitterforstærkeranalyse

Det første trin i vekselstrømsanalyse af Common Emitter forstærkerkredsløb er at trække AC-ækvivalent kredsløb ved at reducere alle jævnstrømskilder til nul og kortslutte alle kondensatorer. Nedenstående figur viser AC-ækvivalent kredsløb.

AC-ækvivalent kredsløb til CE-forstærker

Det næste trin i vekselstrømsanalysen er at tegne et h-parameter kredsløb ved at erstatte transistoren i vekselstrømsækvivalent kredsløb med dens h-parameter model. Nedenstående figur viser h-parameterækvivalent kredsløb for CE-kredsløbet.

h-Parameter ækvivalent kredsløb til fælles emitterforstærker

Den typiske CE-kredsløbsydelse er opsummeret nedenfor:

Enhedsindgangsimpedans, Zb = hie
Indgangsimpedans for kredsløb, Zi = R1 || R2 || Zb
Enhedsudgangsimpedans, Zc = 1 / hakke
Kredsløbets udgangsimpedans, Zo = RC || ZC ≈ RC
Kredsløbsspændingsforstærkning, Av = -hfe / hie * (Rc || RL)
Kredsløbsforstærkning, AI = hfe. RC. Rb / (Rc + RL) (Rc + hie)
Kredsløbsforstærkning, Ap = Av * Ai

CE-forstærker Frekvensrespons

Spændingsgevinsten på en CE-forstærker varierer med signalfrekvensen. Det skyldes, at kondensatorernes reaktans i kredsløbet ændres med signalfrekvensen og derfor påvirker udgangsspændingen. Kurven trukket mellem spændingsforstærkning og signalfrekvensen for en forstærker er kendt som frekvensrespons. Nedenstående figur viser frekvensresponset for en typisk CE-forstærker.

Frekvensrespons

Fra ovenstående graf bemærker vi, at spændingsforstærkningen falder af ved lave (FH) frekvenser, hvorimod den er konstant over mellemfrekvensområdet (FL til FH).

Ved lave frekvenser ( Reaktansen for koblingskondensator C2 er relativt høj, og derfor vil meget lille del af signalet passere fra forstærkerstrinnet til belastningen.

Desuden kan CE ikke shunt RE effektivt på grund af dets store reaktans ved lave frekvenser. Disse to faktorer forårsager et fald i spændingsforstærkning ved lave frekvenser.

Ved høje frekvenser (> FH) Reaktansen for koblingskondensator C2 er meget lille, og den opfører sig som en kortslutning. Dette øger forstærkertrinets belastningseffekt og tjener til at reducere spændingsforstærkningen.

Desuden er den kapacitive reaktans af base-emitterkryds ved lave frekvenser lav, hvilket øger basisstrømmen. Denne frekvens reducerer den aktuelle forstærkningsfaktor β. På grund af disse to grunde falder spændingsforstærkningen ved en høj frekvens.

Ved mellemfrekvenser (FL til FH) Forstærkerens spændingsgevinst er konstant. Virkningen af koblingskondensatoren C2 i dette frekvensområde er sådan, at den opretholder en konstant spændingsforstærkning. Når frekvensen stiger i dette område, falder således reaktansen af CC, hvilket har tendens til at øge forstærkningen.

Imidlertid betyder lavere reaktans på samme tid, at næsten næsten annullerer hinanden, hvilket resulterer i en ensartet messe ved midtfrekvensen.

Vi kan observere frekvensresponset på ethvert forstærkerkredsløb er forskellen i dets ydeevne gennem ændringer inden for indgangssignalets frekvens, fordi det viser frekvensbåndene, hvor output forbliver ret stabilt. Kredsløbets båndbredde kan defineres som frekvensområdet enten lille eller stor blandt ƒH & ƒL.

Så ud fra dette kan vi bestemme spændingsforstærkningen for enhver sinusformet indgang i et givet frekvensområde. Frekvensresponset for en logaritmisk præsentation er Bode-diagrammet. De fleste lydforstærkere har et fladt frekvensrespons, der spænder fra 20 Hz - 20 kHz. For en lydforstærker er frekvensområdet kendt som båndbredde.

Frekvenspunkter som ƒL & ƒH er relateret til det nederste hjørne og det øverste hjørne af forstærkeren, som er forstærkningsfaldet for kredsløbene ved høje såvel som lave frekvenser. Disse frekvenspunkter er også kendt som decibelpunkter. Så BW kan defineres som

BW = fH - fL

DB (decibel) er 1/10 af en B (bel), er en velkendt ikke-lineær enhed til måling af forstærkning og er defineret som 20log10 (A). Her er 'A' den decimale forstærkning, der er afbildet over y-aksen.

Den maksimale output kan opnås gennem nul decibel, der kommunikerer mod en størrelsesfunktion af enhed, ellers forekommer den en gang Vout = Vin, når der ikke er nogen reduktion på dette frekvensniveau, så

VOUT / VIN = 1, så 20log (1) = 0dB

Vi kan bemærke fra ovenstående graf, at output ved de to afskæringsfrekvenspunkter falder fra 0dB til -3dB og fortsætter med at falde med en fast hastighed. Denne reduktion inden for forstærkning er almindeligvis kendt som afsætningssektionen i frekvensresponskurven. I alle grundlæggende filter- og forstærkerkredsløb kan denne udrulningshastighed defineres som 20dB / årti, hvilket er lig med en 6dB / oktavhastighed. Så rækkefølgen af kredsløbet ganges med disse værdier.

Disse -3dB afskæringsfrekvenspunkter vil beskrive frekvensen, hvor o / p-forstærkningen kan reduceres til 70% af dens største værdi. Derefter kan vi korrekt sige, at frekvenspunktet også er den frekvens, hvor systemets forstærkning er reduceret til 0,7 af dets største værdi.

Fælles emittertransistorforstærker

Kredsløbsdiagrammet for den fælles emittertransistorforstærker har en fælles konfiguration, og det er et standardformat for transistorkredsløb, mens spændingsforstærkning er ønsket. Den fælles emitterforstærker konverteres også som en inverterende forstærker. Det forskellige typer konfigurationer i transistor forstærkere er almindelig base, og den fælles kollektortransistor og figuren er vist i de følgende kredsløb.

Fælles emittertransistorforstærker
Karakteristika for fælles emitterforstærker
Spændingsgevinsten for en fælles emitterforstærker er medium
Effektforøgelsen er høj i den almindelige emitterforstærker
Der er et faseforhold på 180 grader i input og output
I den almindelige emitterforstærker er input- og outputmodstandene medium.
Karakteristikgrafen mellem bias og forstærkning er vist nedenfor.

Egenskaber
Transistor forspænding
Vcc (forsyningsspænding) bestemmer den største Ic (kollektorstrøm), når transistoren er aktiveret. Ib (basisstrøm) til transistoren kan findes fra Ic (kollektorstrøm) og DC-strømforstærkning β (Beta) af transistoren.
VB = VCC R2 / R1 + R2
Beta-værdi
Nogle gange betegnes 'β' som 'hFE', som er transistorens fremadgående forstærkning inden for CE-konfigurationen. Beta (β) er et fast forhold mellem de to strømme som Ic og Ib, så det indeholder ikke enheder. Så en lille ændring i basisstrømmen vil gøre en enorm ændring inden i samlerstrømmen.
Den samme type transistorer såvel som deres delnummer vil indeholde enorme ændringer inden for deres 'β' værdier. For eksempel inkluderer NPN-transistoren som BC107 en Beta-værdi (DC-strømforstærkning mellem 110 - 450 baseret på databladet. Så en transistor kan omfatte en 110 Beta-værdi, mens en anden kan omfatte 450 Beta-værdi, men begge transistorer er NPN BC107 transistorer, fordi Beta er et træk ved transistorens struktur, men ikke af dens funktion.
Når base- eller emitterkrydsningen af transistoren er forbundet med forspænding fremad, vil emitterspændingen 'Ve' være en enkelt krydsning, hvor spændingsfald er forskellig fra basesterminalens spænding. Emitterstrømmen (Ie) er intet andet end spændingen over emittermodstanden. Dette kan beregnes simpelthen gennem Ohms lov. 'Ic' (kollektorstrøm) kan tilnærmes, da det er omtrent en lignende værdi som emitterstrømmen.
Indgangs- og udgangsimpedans for fælles emitterforstærker
I ethvert elektronisk kredsløbsdesign er impedansniveauer en af de vigtigste egenskaber, der skal overvejes. Værdien af indgangsimpedans er normalt i området 1kΩ, mens dette kan variere markant baseret på forholdene samt værdierne i kredsløbet. Jo mindre indgangsimpedans vil være resultatet af sandheden om, at indgangen gives på tværs af de to terminaler på den transistorlignende base og emitter, fordi der er et fremadrettet kryds.
O / p-impedansen er også forholdsvis høj, fordi den igen varierer betydeligt på værdierne af valgte elektroniske komponentværdier og tilladte nuværende niveauer. O / p-impedansen er mindst 10 kΩ ellers muligvis høj. Men hvis strømafløbet tillader høje strømniveauer at blive trukket, reduceres o / p-impedansen betydeligt. Impedans- eller modstandsniveauet kommer fra sandheden, at udgangen bruges fra kollektorterminalen, fordi der er et omvendt forspændt kryds.
Single Stage Common Emitter forstærker
Enkelt-trins fælles emitterforstærker er vist nedenfor, og forskellige kredsløbselementer med deres funktioner er beskrevet nedenfor.
Biasing Circuit
Kredsløbene som forspænding såvel som stabilisering kan dannes med modstande som R1, R2 og RE
Indgangskapacitet (Cin)
Indgangskapacitansen kan betegnes med 'Cin', som bruges til at kombinere signalet mod basisterminalen på transistoren.
Hvis denne kapacitans ikke bruges, vil signalkildens modstand nærme sig over modstanden 'R2' for at ændre bias. Denne kondensator tillader simpelthen at levere AC-signal.
Emitter Bypass-kondensator (CE)
Forbindelsen af emitter-bypass-kondensatoren kan ske parallelt med RE for at give en bane med lav reaktans mod det forstærkede AC-signal. Hvis det ikke bruges, strømmer det forstærkede vekselstrømssignal gennem hele RE for at forårsage et spændingsfald over det, så o / p-spændingen kan forskydes.
Koblingskondensator (C)
Denne koblingskondensator bruges hovedsageligt til at kombinere det forstærkede signal mod o / p-enheden, så det blot tillader AC-signal at levere.
Arbejder
Når et svagt input AC-signal er givet mod basisterminalen på transistoren, vil en lille mængde basisstrøm levere, på grund af denne transistorhandling, høj AC. strøm vil strømme gennem kollektorbelastning (RC), så høj spænding kan komme til syne på tværs af kollektorbelastningen såvel som output. Således påføres et svagt signal mod baseterminalen, som vises i forstærket form inden i kollektorkredsløbet. Forstærkerens spændingsforstærkning som Av er forholdet mellem den forstærkede indgangs- og udgangsspænding.
Frekvensrespons og båndbredde
Forstærkerens spændingsforstærkning som Av for flere indgangsfrekvenser kan afsluttes. Dens egenskaber kan tegnes på begge akser som en frekvens på X-aksen, mens spændingsforstærkning er på Y-aksen. Grafen for frekvensrespons kan opnås, som er vist i karakteristika. Så vi kan observere, at forstærkerens forstærkning kan reduceres ved meget høje og lave frekvenser, men den forbliver stabil over et omfattende interval af mellemfrekvensområde.
FL- eller lavafskæringsfrekvensen kan defineres som når frekvensen er under 1. Frekvensområdet kan bestemmes, hvor forstærkerforstærkningen er dobbelt så stor som forstærkningen af midtfrekvensen.
FL (øvre afskæringsfrekvens) kan defineres som når frekvensen er i det høje område, hvor forstærkerens forstærkning er 1 / √2 gange forstærkningen af mellemfrekvensen.
Båndbredde kan defineres som frekvensintervallet blandt lavafskærings- og øvre afskæringsfrekvenser.
BW = fU - fL
Common Emitter Amplifier Experiment Theory
Hovedintentionen med denne CE NPN-transistorforstærker er at undersøge dens funktion.
CE-forstærkeren er en af hovedkonfigurationerne for en transistorforstærker. I denne test vil eleven designe og undersøge en grundlæggende NPN CE-transistorforstærker. Antag, at eleven har en vis viden om teorien om transistorforstærker som brugen af AC-ækvivalente kredsløb. Så det skønnes, at eleven designer sin egen proces til at udføre eksperimentet i laboratoriet, når præ-laboratorieanalysen er fuldført, så kan han analysere og sammenfatte eksperimentresultaterne i rapporten.
De nødvendige komponenter er NPN-transistorer - 2N3904 & 2N2222), VBE = 0.7V, Beta = 100, r’e = 25mv / IE i analysen af Pre-lab.
Præ-lab
Beregn DC-parametrene som Ve, IE, VC, VB & VCE i henhold til kredsløbsdiagrammet med en omtrentlig teknik. Skits ac-ækvivalent kredsløb & beregne Av (spændingsforstærkning), Zi (indgangsimpedans) & Zo (udgangsimpedans). Skitse også de sammensatte bølgeformer, der er forudsigelige på forskellige punkter som A, B, C, D & E inden i kredsløbet. På punkt 'A' antager Vin som 100 mv peak, sinusbølge med 5 kHz.
For en spændingsforstærker tegner du kredsløbet med indgangsimpedans, en spændingskilde, der er afhængig såvel som o / p-impedans
Mål indgangsimpedansværdien som Zi ved at indsætte en testmodstand i en serie gennem indgangssignalerne mod forstærkeren og mål, hvor meget AC-generatorens signal virkelig vises ved forstærkerens indgang.
For at bestemme udgangsimpedans skal du tage belastningsmodstanden ud og beregne den ubelastede vekselstrømsspænding. Derefter skal du lægge belastningsmodstanden tilbage, og måle AC o / p-spændingen igen. Disse målinger kan bruges til at bestemme outputimpedansen.
Eksperiment i Lab
Design kredsløbet i overensstemmelse hermed og kontroller alle ovenstående beregninger. Brug jævnstrømskobling såvel som dobbelt spor på oscilloskopet. Efter denne afhentning måler fælles-emitter kortvarigt og igen o / p-spændingen. Evaluer resultaterne ved hjælp af dine Pre-lab beregninger.
Fordele
Fordelene ved en fælles emitterforstærker inkluderer følgende.
Den fælles emitterforstærker har en lav indgangsimpedans, og det er en inverterende forstærker
Udgangsimpedansen på denne forstærker er høj
Denne forstærker har den højeste effektforøgelse, når den kombineres med middel spænding og strømforstærkning
Den nuværende forstærkning af den fælles emitterforstærker er høj
Ulemper
Ulemperne ved en almindelig emitterforstærker inkluderer følgende.
I de høje frekvenser reagerer den fælles emitterforstærker ikke
Spændingsforstærkningen på denne forstærker er ustabil
Outputmodstanden er meget høj i disse forstærkere
I disse forstærkere er der en høj termisk ustabilitet
Høj outputmodstand
Ansøgninger
Anvendelserne af en fælles emitterforstærker inkluderer følgende.
De almindelige emitterforstærkere bruges i lavfrekvente spændingsforstærkere.
Disse forstærkere anvendes typisk i RF-kredsløb.
Generelt anvendes forstærkere i forstærkere med lav støj
Det almindelige emitterkredsløb er populært, fordi det er velegnet til spændingsforstærkning, især ved lave frekvenser.
Common-emitter forstærkere bruges også i radiofrekvens transceiver kredsløb.
Almindelig emitterkonfiguration, der ofte bruges i støjsvage forstærkere.
Denne artikel diskuterer funktionen af den fælles emitterforstærker kredsløb. Ved at læse ovenstående oplysninger har du fået en idé om dette koncept. Desuden eventuelle spørgsmål vedrørende dette, eller hvis du vil at gennemføre elektriske projekter , er du velkommen til at kommentere i nedenstående afsnit. Her er spørgsmålet til dig, hvad er funktionen af den fælles emitterforstærker?