Pojačalo s uobičajenim emiterima - karakteristike, pristranost, riješeni primjeri

Ova je konfiguracija poznata kao konfiguracija zajedničkog emitora jer se ovdje emiter koristi kao zajednički negativni terminal za ulazni osnovni signal i izlazno opterećenje. Drugim riječima, terminal emitora postaje referentni terminal i za ulazni i za izlazni stupanj (što znači zajedničko i za osnovni i za kolektorski terminal).

Pojačalo s uobičajenim emiterima je najčešće korištena konfiguracija tranzistora koja se može vidjeti na slici 3.13 dolje za pnp i npn tranzistore.

U osnovi, ovdje se osnovni terminal tranzistora koristi kao ulaz, kolektor je konfiguriran kao izlaz, a odašiljač je ožičen zajednički za oboje (na primjer, ako je tranzistor NPN, emiter se može spojiti na referentnu liniju uzemljenja), otuda i dobiva ime kao zajednički emiter. Za FET analogni sklop naziva se pojačalom sa zajedničkim izvorom.

Uobičajene karakteristike emitera

Baš kao zajednička osnovna konfiguracija ovdje također dva raspona karakteristika ponovno postaju bitna za potpuno objašnjenje prirode postavke zajedničkog emitora: jedan za ulazni ili bazni emiterski krug i sljedeći za izlazni ili kolektorsko-emiterski krug.

Ova dva skupa prikazana su na slici 3.14 dolje:

Trenutni smjerovi protoka za emiter, kolektor i bazu naznačeni su prema standardnom uobičajenom pravilu.

Iako se konfiguracija promijenila, odnos za trenutni tok koji je uspostavljen u prethodnoj zajedničkoj osnovnoj konfiguraciji i dalje se ovdje primjenjuje bez ikakvih izmjena.

To se može predstaviti kao: Ja JE = Ja C + Ja B i ja C = Ja JE .

Za našu sadašnju konfiguraciju zajedničkog emitera, naznačene izlazne karakteristike su grafički prikaz izlazne struje (I C ) nasuprot izlaznog napona (V OVAJ ) za odabrani skup vrijednosti ulazne struje (I B ).

Ulazne karakteristike mogu se promatrati kao crtanje ulazne struje (I B ) protiv ulaznog napona (V BITI ) za zadani skup vrijednosti izlaznog napona (V OVAJ )

Primijetite da karakteristike slike 3.14 ukazuju na vrijednost I B u mikroamperima, umjesto u miliamperima za IC.

Također nalazimo da krivulje I B nisu savršeno vodoravne poput onih postignutih za I JE u konfiguraciji zajedničke baze, što podrazumijeva da napon kolektor-emiter može utjecati na vrijednost struje baze.

Aktivno područje za konfiguraciju zajedničkog emitera može se shvatiti kao onaj dio gornjeg desnog kvadranta koji posjeduje najveću količinu linearnosti, što znači, to određeno područje na kojem su krivulje za I B imaju tendenciju da budu praktički ravne i ravnomjerno raširene.

Na slici 3.14a to se područje moglo vidjeti na desnoj strani vertikalne isprekidane crte na V Cesate a preko krivulje I B jednak nuli. Područje s lijeve strane V Cesate je poznato kao područje zasićenja.

Unutar aktivnog područja pojačala sa zajedničkim emiterom spoj kolektor-baza bit će obrnuto pristran, dok će spoj baza-emiter biti pristran.

Ako se sjećate, to su bili potpuno isti čimbenici koji su postojali u aktivnom području postavljanja zajedničke baze. Aktivno područje konfiguracije zajedničkog emitra moglo bi se implementirati za pojačanje napona, struje ili snage.

Čini se da granična regija za konfiguraciju zajedničkog emitera nije lijepo okarakterizirana u usporedbi s konfiguracijom zajedničke baze. Primijetite da u karakteristikama kolektora sa slike 3.14 C zapravo ne odgovara nuli dok I B je nula.

Za konfiguraciju zajedničke baze, kad god je ulazna struja I JE dogodi se da je blizu nule, kolektorska struja postaje jednaka samo obrnutoj struji zasićenja I ŠTO , kako bi krivulja I JE = 0 i os napona bili su jedno, za sve praktične primjene.

Uzrok ove varijacije u karakteristikama kolektora mogao bi se procijeniti odgovarajućim izmjenama jednadžbi. (3.3) i (3.6). kako je navedeno u nastavku:

Procjenjujući gore raspravljeni scenarij, gdje je IB = 0 A, i zamjenom tipične vrijednosti poput 0,996 za α, možemo postići rezultantnu kolektorsku struju kako je izraženo u nastavku:

Ako uzmemo u obzir I CBO kao 1 μA, rezultirajuća kolektorska struja s I B = 0 A bilo bi 250 (1 μA) = 0,25 mA, kako je prikazano u karakteristikama slike 3.14.

U svim našim budućim raspravama, kolektorska struja utvrđena uvjetom I B = 0 μA imat će zapis kako je određeno sljedećom jednadžbom (3.9).

Uvjeti temeljeni na gornjoj novopostavljenoj struji mogli bi se vizualizirati na sljedećoj slici 3.15, koristeći njene referentne upute kako je gore navedeno.

Da bi se omogućilo pojačanje s minimalnim izobličenjima u načinu zajedničkog emitora, granična vrijednost utvrđuje se kolektorskom strujom I C = Ja DIREKTOR TVRTKE.

Znači područje tik ispod I B = 0 μA treba izbjegavati radi osiguranja čistog i neiskrivljenog izlaza iz pojačala.

Kako funkcioniraju uobičajeni krugovi odašiljača

U slučaju da želite da konfiguracija radi poput logičkog prekidača, na primjer s mikroprocesorom, konfiguracija će predstaviti nekoliko točke interesa: prvo kao odsječena točka, a drugo kao područje zasićenja.

Granica idealno može biti postavljena na I C = 0 mA za navedeni V OVAJ napon.

Budući da sam ja Izvršni direktor i s je obično prilično mali za sve silicijske BJT-ove, odsjek bi se mogao primijeniti za radnje prebacivanja kad bih B = 0 μA ili I C = Ja direktor tvrtke

Ako se sjećate izvan uobičajene osnovne konfiguracije, skup ulaznih karakteristika približno je uspostavljen pomoću pravocrtnog ekvivalenta koji dovodi do rezultata V BITI = 0,7 V, za sve razine I JE koja je bila veća od 0 mA

Istu metodu možemo primijeniti i za konfiguraciju zajedničkog emitora, koja će proizvesti približni ekvivalent kao što je prikazano na slici 3.16.

Slika 3.16 Dijelno-linearni ekvivalent za karakteristike dioda sa slike 3.14b.

Rezultat je u skladu s našim prethodnim odbitkom prema kojem će napon emitora baze za BJT unutar aktivne regije ili uključenog stanja biti 0,7 V, a to će biti fiksirano bez obzira na osnovnu struju.

Riješeni praktični primjer 3.2

Kako pristraniti pojačalo sa zajedničkim zračenjem

Odgovarajuće pristranjenje pojačala sa zajedničkim emiterima moglo bi se uspostaviti na isti način kao što je provedeno za mreža zajedničke baze .

Pretpostavimo da ste imali npn tranzistor baš kao što je prikazano na slici 3.19a i htjeli ste kroz njega uspostaviti ispravno pristranost kako biste uspostavili BJT u aktivnoj regiji.

Za to biste prvo trebali naznačiti I JE smjer kao što je dokazano oznakama strelice u simbolu tranzistora (vidi sliku 3.19b). Nakon ovoga trebali biste uspostaviti ostale trenutne upute strogo prema trenutnom Kirchhoffovom zakonskom odnosu: I C + Ja B = Ja JE.

Nakon toga morate uvesti opskrbne vodove s točnim polaritetima koji nadopunjuju upute I B i ja C kako je naznačeno na slici 3.19c, i konačno zaključiti postupak.

Na sličan način pnp BJT također može biti pristran u svom načinu zajedničkog emitera, jer za to jednostavno morate preokrenuti sve polaritete sa slike 3.19.

Tipična primjena:

Niskonaponsko pojačalo napona

Standardna ilustracija upotrebe kruga pojačala sa zajedničkim emiterima prikazana je u nastavku.

Krug povezan s izmjeničnom strujom funkcionira poput pojačala za pomicanje razine. U ovoj situaciji, pad napona baza-emiter trebao bi biti oko 0,7 volti.

Ulazni kondenzator C rješava se bilo kojeg istosmjernog elementa na ulazu, dok se otpornici R1 i R2 koriste za pristranjenje tranzistora kako bi se omogućilo da bude u aktivnom stanju za cijeli raspon ulaza. Izlaz je naopaka replikacija izmjenične komponente ulaza koja je pojačana omjerom RC / RE i pomaknuta kroz mjeru koju su odredila sva 4 otpora.

Zbog činjenice da je RC obično prilično masivan, izlazna impedancija na ovom krugu mogla bi biti doista značajna. Da bi se ova zabrinutost svela na najmanju moguću mjeru, RC se održava što je moguće manjim, uz to što je pojačalo popraćeno naponskim odbojnikom kao što je sljednik emitera.

Krugovi radio frekvencija

Pojačala sa zajedničkim emiterima ponekad se koriste i u krugovi radio frekvencija , kao što je pojačavanje slabih signala propuštenih kroz antenu. U ovakvim slučajevima obično ga zamjenjuje otpornik opterećenja koji uključuje podešeni krug.

To se može postići da se širina pojasa ograniči na neki tanki pojas strukturiran kroz željenu radnu frekvenciju.

Što je još važnije, dopušta da krug radi na većim frekvencijama, jer mu podešeni krug omogućuje rezoniranje bilo kojih međuelektrodnih i prolaznih kapacitivnosti, koje općenito zabranjuju frekvencijski odziv. Uobičajeni emiteri također se mogu široko koristiti kao pojačala s niskom razinom šuma.