Tamo su različite vrste tranzistorskih pojačala upravlja se pomoću ulaza izmjeničnog signala. To se izmjenjuje između pozitivne i negativne vrijednosti, stoga je ovo jedan od načina predstavljanja zajedničkog zračenja krug pojačala da funkcionira između dvije vršne vrijednosti. Taj je postupak poznat kao pristransko pojačalo i važan je dizajn pojačala kako bi se utvrdila točna radna točka tranzistorskog pojačala koje je spremno za prijem signala, a time može smanjiti svako izobličenje izlaznog signala. U ovom ćemo članku razgovarati o uobičajenoj analizi pojačala emitora.

Što je pojačalo?

Pojačalo je elektronički sklop koji se koristi za povećanje jačine slabog ulaznog signala u smislu napona, struje ili snage. Proces povećanja jačine slabog signala poznat je kao pojačanje. Jedno od najvažnijih ograničenja tijekom pojačanja je da bi se trebala povećavati samo veličina signala i da ne bi trebalo mijenjati izvorni oblik signala. Tranzistor (BJT, FET) je glavna komponenta u sustavu pojačala. Kada se tranzistor koristi kao pojačalo, prvi korak je odabir odgovarajuće konfiguracije u kojoj će se uređaj koristiti. Tada bi tranzistor trebao biti pristran kako bi dobio željenu Q-točku. Signal se primjenjuje na ulaz pojačala i postiže se pojačanje.

Što je pojačalo sa uobičajenim odašiljačem?

Uobičajeno emitersko pojačalo je tri osnovna jednostepena bipolarni spoj tranzistor a koristi se kao pojačalo napona. Ulaz ovog pojačala uzima se s baznog terminala, izlaz se skuplja sa kolektorskog terminala, a terminal emitora zajednički je za oba terminala. Osnovni simbol pojačala s uobičajenim emiterima prikazan je u nastavku.

Pojačalo s uobičajenim odašiljačem

Uobičajena konfiguracija pojačala emitera

U dizajnu elektroničkih sklopova koriste se tri vrste konfiguracija tranzistora kao što su zajednički emiter, zajednička baza i zajednički kolektor. U tome je najčešće korišten zajednički emiter zbog svojih glavnih atributa.

Ova vrsta pojačala uključuje signal koji se daje na osnovni terminal, a zatim se izlaz prima od kolektorskog terminala kruga. No, kao što i samo ime govori, glavni atribut kruga emitera poznat je i za ulaz i za izlaz.

Konfiguracija uobičajenog emiterskog tranzistora široko se koristi u većini dizajna elektroničkih sklopova. Ova je konfiguracija jednako prikladna i za tranzistore poput PNP i NPN tranzistora, ali NPN tranzistori se najčešće koriste zbog široko rasprostranjene upotrebe tih tranzistora.

U uobičajenoj konfiguraciji pojačala pojačala, odašiljač BJT-a zajednički je i ulaznom i izlaznom signalu, kao što je prikazano dolje. Aranžman je isti za a PNP tranzistor , ali pristranost će biti suprotna w.r.t NPN tranzistoru.

Konfiguracije CE pojačala

Rad pojačavača sa zajedničkim emiterima

Kada se signal primijeni preko spoja baza-emiter, prednji smjer preko tog spoja povećava se tijekom gornjeg poluciklusa. To dovodi do povećanja protoka elektrona od emitora do kolektora kroz bazu, a time se povećava i kolektorska struja. Sve veća kolektorska struja stvara više padova napona na otporniku opterećenja kolektora RC.

Rad CE pojačala

Negativni poluciklus smanjuje prednapon prednapona na spoju emiter-baza. Sve manji napon baze kolektora smanjuje kolektorsku struju u cijelom kolektorskom otporu Rc. Tako se pojačani otpor opterećenja pojavljuje preko otpora kolektora. Uobičajeni krug pojačala emitera prikazan je gore.

Iz valnih oblika napona za CE krug prikazan na slici (b), vidi se da postoji fazni pomak od 180 stupnjeva između ulaznog i izlaznog valnog oblika.

Rad pojačavača sa zajedničkim emiterima

Dijagram dolje prikazuje rad kruga pojačala zajedničkog emitora i sastoji se od razdjelnika napona pristranost, koja se koristi za napajanje osnovnog napona pristranosti prema potrebi. Prednapona razdjelnika napona ima potencijalni razdjelnik s dva otpora spojena na način da se srednja točka koristi za napajanje osnovnog napona prednapona.

Uobičajeni krug pojačala emitera

Postoje različiti vrste elektroničkih komponenata u uobičajenom pojačivaču emitera koji su R1 otpornik koristi se za prednju pristranost, R2 otpornik koristi se za razvoj pristranosti, RL otpornik koristi se na izlazu i naziva se otpor opterećenja. Otpornik RE koristi se za toplinsku stabilnost. Kondenzator C1 koristi se za odvajanje izmjeničnih signala od istosmjernog napona, a kondenzator je poznat kao kondenzator spojke .

Slika pokazuje da karakteristike tranzistora pojačala i pojačala zajedničkog emiterskog pojačala ako se R2 otpor poveća tada dolazi do povećanja prednje pristranosti i R1 i pristranost su obrnuto proporcionalne jedna drugoj. The naizmjenična struja primjenjuje se na bazu tranzistora zajedničkog kruga pojačavača emitora tada postoji protok male osnovne struje. Stoga postoji velika količina struje koja prolazi kroz kolektor uz pomoć RC otpora. Napon u blizini otpora RC promijenit će se jer je vrijednost vrlo visoka, a vrijednosti su od 4 do 10kohm. Stoga je u kolektorskom krugu prisutna ogromna količina struje koja se pojačava iz slabog signala, stoga uobičajeni emiterski tranzistori rade kao krug pojačala.

Pojačanje napona pojačala zajedničkog emitra

Pojačanje struje pojačala zajedničkog emitora definirano je kao omjer promjene struje kolektora i promjene osnovne struje. Pojačanje napona definira se kao umnožak strujnog pojačanja i omjera izlaznog otpora kolektora i ulaznog otpora krugova baze. Sljedeće jednadžbe prikazuju matematički izraz pojačanja napona i trenutnog pojačanja.

β = ΔIc / ΔIb

Av = β Rc / Rb

Elementi sklopa i njihove funkcije

Uobičajeni elementi kruga pojačala emitera i njihove funkcije razmatrani su u nastavku.

Pristupni krug / razdjelnik napona

Otpori R1, R2 i RE korišteni su za stvaranje sklop za prednapon i stabilizaciju . Krug za pristranost mora uspostaviti odgovarajuću radnu Q-točku, u suprotnom, dio negativnog polucikla signala može biti odsječen na izlazu.

Ulazni kondenzator (C1)

Kondenzator C1 koristi se za spajanje signala na osnovni terminal BJT-a. Ako ga nema, otpor izvora signala, Rs naići će na R2, a time će i promijeniti pristranost. C1 omogućuje protok samo izmjeničnog signala, ali izolira izvor signala od R2

Kondenzator premosnika emitera (CE)

Zaobilazni kondenzator emitera CE koristi se paralelno s RE kako bi se osigurao put male reaktancije do pojačanog izmjeničnog signala. Ako se ne koristi, pojačani izmjenični signal koji slijedi kroz RE prouzročit će pad napona na njemu, čime će pasti izlazni napon.

Spojni kondenzator (C2)

Kondenzator za spajanje C2 spaja jedan stupanj pojačanja sa sljedećim stupnjem. Ova tehnika korištena za izoliranje postavki istosmjerne pristranosti dva spojena kruga.

Strujne krugove pojačala CE

Osnovna struja iB = IB + ib gdje,

IB = osnovna istosmjerna struja kad se ne primijeni signal.

ib = AC baza kada se primijeni AC signal i iB = ukupna struja baze.

Struja kolektora iC = IC + ic gdje,

iC = ukupna struja kolektora.

IC = nulta struja kolektora signala.

ic = izmjenična struja kolektora kada se primijeni izmjenični signal.

Struja emitora iE = IE + tj. Gdje,

IE = Nulta struja odašiljača signala.

Tj. = Izmjenična struja odašiljača kada se primijeni izmjenični signal.

iE = ukupna struja emitora.

Analiza pojačavača zajedničkog emitera

Prvi korak u analizi izmjeničnog napona kruga pojačavača sa zajedničkim emiterima je crtanje ekvivalentnog kruga izmjeničnim naponom smanjivanjem svih istosmjernih izvora na nulu i kratkim spojevima svih kondenzatora. Donja slika prikazuje izmjenični krug izmjeničnog napona.

AC ekvivalentni krug za CE pojačalo

Sljedeći je korak u izmjeni izmjenične struje crtanje kruga h-parametara zamjenom tranzistora u ekvivalentnom krugu izmjenične struje svojim modelom h-parametara. Sljedeća slika prikazuje ekvivalentni krug h-parametra za CE krug.

h-parametarski ekvivalentni krug za pojačalo zajedničkog emitra

Tipične izvedbe CE sklopa sažete su u nastavku:

Ulazna impedancija uređaja, Zb = hie
Ulazna impedancija kruga, Zi = R1 || R2 || Zb
Izlazna impedancija uređaja, Zc = 1 / motika
Izlazna impedancija kruga, Zo = RC || ZC ≈ RC
Pojačanje napona u krugu, Av = -hfe / hie * (Rc || RL)
Pojačanje struje kruga, AI = hfe. RC. Rb / (Rc + RL) (Rc + hie)
Pojačanje snage u krugu, Ap = Av * Ai

Frekvencijski odziv CE pojačala

Pojačanje napona CE pojačala varira ovisno o frekvenciji signala. To je zato što se reaktancija kondenzatora u krugu mijenja s frekvencijom signala i time utječe na izlazni napon. Krivulja povučena između pojačanja napona i frekvencije signala pojačala poznata je kao frekvencijski odziv. Sljedeća slika prikazuje frekvencijski odziv tipičnog CE pojačala.

Frekvencijski odgovor

Iz gornjeg grafikona uočavamo da pojačanje napona opada na niskim (FH) frekvencijama, dok je konstantno u rasponu srednjih frekvencija (FL do FH).

Na niskim frekvencijama ( Reaktancija spojnog kondenzatora C2 je relativno visoka i stoga će vrlo mali dio signala preći iz stupnja pojačala u opterećenje.

Štoviše, CE ne može učinkovito izbjegavati RE zbog velike reaktancije na niskim frekvencijama. Ova dva čimbenika uzrokuju pad napona na niskim frekvencijama.

Na visokim frekvencijama (> FH) Reaktivnost spojnog kondenzatora C2 vrlo je mala i ponaša se kao kratki spoj. To povećava učinak opterećenja stupnja pojačala i služi za smanjenje pojačanja napona.

Štoviše, kod visokih frekvencija kapacitivna reaktancija spoja emiteri baze je mala što povećava baznu struju. Ova frekvencija smanjuje trenutni faktor pojačanja β. Iz ta dva razloga, pojačanje napona opada na visokoj frekvenciji.

Na srednjim frekvencijama (FL do FH) Pojačanje napona pojačala je konstantno. Učinak spojnog kondenzatora C2 u ovom frekvencijskom opsegu takav je da održava konstantno pojačanje napona. Dakle, kako se frekvencija povećava u ovom rasponu, reaktancija CC opada, što ima tendenciju povećanja pojačanja.

Međutim, istodobno, niža reaktancija znači da se veće gotovo međusobno poništavaju, što rezultira ujednačenim sajamom na srednjoj frekvenciji.

Možemo primijetiti da je frekvencijski odziv bilo kojeg kruga pojačala razlika u njegovim performansama kroz promjene unutar frekvencije ulaznog signala jer prikazuje frekvencijske opsege u kojima je izlaz prilično stabilan. Širina pojasa kruga može se definirati kao frekvencijski raspon, malen ili velik među ƒH & ƒL.

Iz toga možemo odrediti pojačanje napona za bilo koji sinusoidni ulaz u zadanom rasponu frekvencije. Frekvencijski odziv logaritamskog prikaza je Bodeov dijagram. Većina audio pojačala ima ravni frekvencijski odziv koji se kreće od 20 Hz - 20 kHz. Za audio pojačalo, frekvencijski opseg poznat je kao Bandwidth.

Frekvencijske točke poput ƒL & ƒH povezane su s donjim kutom i gornjim kutom pojačala koji su pad pojačanja krugova na visokim, kao i na niskim frekvencijama. Te su frekvencijske točke poznate i kao točke decibela. Dakle, BW se može definirati kao

BW = fH - fL

DB (decibel) je 1/10 od B (pojasa), poznata je nelinearna jedinica za mjerenje pojačanja i definira se poput 20log10 (A). Ovdje je 'A' decimalni dobitak koji se crta preko osi y.

Maksimalni izlaz može se dobiti kroz nula decibela koji komuniciraju prema magnitude funkciji jedinstva, inače se javlja jednom Vout = Vin kada nema smanjenja na ovoj razini frekvencije, pa

VOUT / VIN = 1, dakle 20log (1) = 0dB

Iz gornjeg grafikona možemo primijetiti, izlaz na dvije granične točke frekvencije smanjit će se s 0 dB na -3 dB i nastavlja padati fiksnom brzinom. Ovo smanjenje unutar pojačanja poznato je obično kao odjeljak krivulje frekvencijskog odziva. U svim osnovnim krugovima filtra i pojačala, ta se brzina odmotavanja može definirati kao 20dB / desetljeće, što je jednako brzini od 6dB / oktavi. Dakle, redoslijed sklopa množi se s tim vrijednostima.

Te granične frekvencije od -3dB opisat će frekvenciju na kojoj se pojačanje o / p može smanjiti na 70% svoje najveće vrijednosti. Nakon toga možemo ispravno reći da je frekvencijska točka ujedno i frekvencija na kojoj je pojačanje sustava smanjeno na 0,7 od svoje najveće vrijednosti.

Uobičajeno pojačalo tranzistorskog pojačala

Shema sklopa tranzistorskog pojačala s uobičajenim emiterima ima zajedničku konfiguraciju i to je standardni format tranzistorskog kruga dok je poželjno pojačanje napona. Uobičajeno emitersko pojačalo također se pretvara u invertirajuće pojačalo. The različite vrste konfiguracija u tranzistoru pojačala su zajednička baza i zajednički kolektorski tranzistor, a slika je prikazana u sljedećim krugovima.

Uobičajeno pojačalo tranzistorskog pojačala
Karakteristike pojačavača sa zajedničkim emiterima
Pojačanje napona uobičajenog pojačavača emitora je srednje
Pojačanje snage je visoko u uobičajenom emiterskom pojačalu
Postoji ulazni i izlazni odnos faze od 180 stupnjeva
U uobičajenom emiterskom pojačalu ulazni i izlazni otpornici su srednji.
Grafikon karakteristika između pristranosti i dobitka prikazan je u nastavku.

Karakteristike
Naponski prednapon tranzistora
Vcc (opskrbni napon) odredit će najveći Ic (struja kolektora) nakon aktiviranja tranzistora. Ib (osnovna struja) za tranzistor može se pronaći iz Ic (kolektorska struja) i jednosmjernog pojačanja β (Beta) tranzistora.
VB = VCC R2 / R1 + R2
Beta vrijednost
Ponekad se 'β' naziva i 'hFE', što je strujno pojačanje tranzistora u CE konfiguraciji. Beta (β) je fiksni omjer dviju struja poput Ic i Ib, tako da ne sadrži jedinice. Tako će mala promjena unutar osnovne struje napraviti veliku promjenu unutar kolektorske struje.
Isti tip tranzistora kao i njihov broj dijelova sadržavat će ogromne promjene unutar njihovih vrijednosti β. Na primjer, NPN tranzistor poput BC107 uključuje Beta vrijednost (jednosmjerno strujno pojačanje između 110 - 450 na temelju lista podataka. Dakle, jedan tranzistor može sadržavati 110 Beta vrijednost, dok drugi može sadržavati vrijednost od 450 Beta, međutim, oba tranzistora su Tranzistori NPN BC107 jer je Beta značajka strukture tranzistora, ali ne i njegove funkcije.
Kada je osnovni ili emiterski spoj tranzistora spojen naprijed, prednapon, tada će napon emitora 'Ve' biti jedan spoj gdje je pad napona različit od napona baznog terminala. Struja emitora (tj.) Nije ništa drugo do napon na otporu emitora. To se može izračunati jednostavno kroz Ohmov zakon. 'Ic' (kolektorska struja) može se približiti, jer je približno slična vrijednosti kao i struja emitora.
Ulazna i izlazna impedancija pojačala zajedničkog emitra
U bilo kojem dizajnu elektroničkog kruga, razine impedancije jedan su od glavnih atributa koje treba uzeti u obzir. Vrijednost ulazne impedancije obično je u području od 1kΩ, dok se to može značajno razlikovati ovisno o uvjetima kao i vrijednostima kruga. Manja ulazna impedancija proizići će iz istine da se ulaz daje preko dva terminala baze i emitora nalik tranzistoru, jer postoji spoj usmjeren prema naprijed.
Također, o / p impedancija je razmjerno visoka jer opet značajno varira na vrijednostima odabranih vrijednosti elektroničkih komponenata i dopuštenoj razini struje. O / p impedancija je minimalno 10kΩ, inače moguća i visoka. Ali ako trenutni odvod dopušta povlačenje visoke razine struje, tada će se o / p impedancija značajno smanjiti. Razina impedancije ili otpora dolazi iz istine da se izlaz koristi s priključka kolektora, jer postoji spoj s obrnuto pristranom pristranošću.
Jednofazno pojačalo sa zajedničkim odašiljačem
Jednostepeno pojačalo zajedničkog emitora prikazano je u nastavku, a dolje su opisani različiti elementi kruga sa svojim funkcijama.
Predsmjerni krug
Sklopovi poput pristranosti kao i stabilizacije mogu se oblikovati s otporima poput R1, R2 i RE
Ulazni kapacitet (Cin)
Ulazna kapacitivnost može se označiti s 'Cin' koja se koristi za kombiniranje signala prema osnovnom priključku tranzistora.
Ako se ovaj kapacitet ne koristi, tada će se otpor izvora signala približiti preko otpornika 'R2' kako bi promijenio pristranost. Ovaj kondenzator omogućuje jednostavno napajanje izmjeničnim signalom.
Kondenzator premosnika emitera (CE)
Spajanje premosnog kondenzatora emitera može se izvršiti paralelno s RE da bi se dobio trak male reaktancije prema pojačanom izmjeničnom signalu. Ako se ne iskoristi, pojačani izmjenični signal strujat će kroz cijelu RE, što će uzrokovati pad napona na njemu, tako da se o / p napon može pomicati.
Spojni kondenzator (C)
Ovaj spojni kondenzator uglavnom se koristi za kombiniranje pojačanog signala prema o / p uređaju, tako da omogućuje jednostavno napajanje izmjeničnim signalom.
Radno
Jednom kada se na ulazni terminal tranzistora da slabi ulazni AC signal, tada će mala količina bazne struje, zbog tog tranzistorskog čina, isporučivati visoku izmjeničnu struju. struja će teći kroz opterećenje kolektora (RC), tako da visoki napon može doći do izražaja preko opterećenja kolektora kao i izlaza. Dakle, slabi signal se primjenjuje prema osnovnom terminalu koji se pojavljuje u pojačanom obliku unutar kolektorskog kruga. Pojačanje napona pojačala poput Av je odnos između pojačanih ulaznih i izlaznih napona.
Frekvencijski odziv i propusnost
Može se zaključiti pojačanje napona pojačala poput Av za nekoliko ulaznih frekvencija. Njegove se karakteristike mogu nacrtati na obje osi poput frekvencije na X osi, dok je pojačanje napona na Y osi. Može se dobiti graf frekvencijskog odziva koji je prikazan u karakteristikama. Tako možemo primijetiti da se pojačanje ovog pojačala može smanjiti na vrlo visokim i niskim frekvencijama, ali ostaje stabilno u širokom rasponu područja srednje frekvencije.
Frekvencija fL ili niska granična frekvencija može se definirati kada je frekvencija ispod 1. Može se odrediti raspon frekvencije pri kojem je pojačanje pojačala dvostruko veće od pojačanja srednje frekvencije.
FL (gornja granična frekvencija) može se definirati kao kada je frekvencija u visokom opsegu pri kojem je pojačanje pojačala 1 / √2 puta veće od pojačanja srednje frekvencije.
Propusnost se može definirati kao interval frekvencije između nisko-odsječenih i gornjih graničnih frekvencija.
BW = fU - fL
Teorija eksperimenata pojačavača zajedničkog emitera
Glavna namjera ovog CE NPN tranzistorskog pojačala je istražiti njegov rad.
CE pojačalo jedna je od glavnih konfiguracija tranzistorskog pojačala. U ovom će testu učenik dizajnirati i ispitati temeljno tranzistorsko pojačalo NPN CE. Pretpostavimo da učenik ima neko znanje o teoriji tranzistorskog pojačala poput upotrebe izmjeničnih krugova izmjeničnog napona. Dakle, procjenjuje se da učenik osmišljava vlastiti postupak izvođenja eksperimenta u laboratoriju, nakon što je analiza prije laboratorija u potpunosti izvršena, tada može analizirati i sažeti rezultate eksperimenta u izvješću.
Potrebne komponente su NPN tranzistori - 2N3904 & 2N2222), VBE = 0,7V, Beta = 100, r’e = 25mv / IE u analizi Pre-lab.
Predlaboratorijski
Prema shemi sklopa, izračunajte parametre istosmjerne struje poput Ve, IE, VC, VB i VCE približnom tehnikom. Skicirajte izmjenični krug izmjeničnog napona i izračunajte Av (pojačanje napona), Zi (ulazna impedancija) i Zo (izlazna impedancija). Također skicirajte kompozitne valove koji se mogu predvidjeti u različitim točkama poput A, B, C, D & E unutar kruga. U točki ‘A’, pretpostavitelj Vin voli vrh od 100 mv, sinusni val s 5 kHz.
Za pojačalo napona nacrtajte krug s ulaznom impedancijom, izvorom napona koji ovisi kao i o / p impedancija
Izmjerite vrijednost ulazne impedancije poput Zi umetanjem ispitnog otpora unutar niza kroz ulazne signale prema pojačalu i izmjerite koliko će se signal generatora izmjenične struje stvarno pojaviti na ulazu pojačala.
Da biste odredili izlaznu impedansu, na trenutak izvadite otpor opterećenja i izračunajte neopterećeni izmjenični napon. Nakon toga vratite otpor opterećenja, ponovno izmjerite izmjenični napon. Za određivanje izlazne impedancije mogu se koristiti ova mjerenja.
Eksperimentirajte u laboratoriju
U skladu s tim projektirajte sklop i provjerite sve gore navedene izračune. Upotrijebite istosmjernu spregu kao i dvostruki trag na osciloskopu. Nakon tog zajedničkog odašiljača na izlazak na trenutak i ponovno izmjerite napon o / p. Procijenite ishode pomoću svojih predlaboratorijskih izračuna.
Prednosti
Prednosti uobičajenog emiterskog pojačala uključuju sljedeće.
Uobičajeno emitersko pojačalo ima malu ulaznu impedansu i invertirajuće je pojačalo
Izlazna impedancija ovog pojačala je velika
Ovo pojačalo ima najveće pojačanje snage u kombinaciji sa srednjim naponom i trenutnim pojačanjem
Trenutni dobitak pojačala zajedničkog emitora je velik
Mane
Nedostaci uobičajenog emiterskog pojačala uključuju sljedeće.
Na visokim frekvencijama pojačalo uobičajenog emitora ne reagira
Pojačanje napona ovog pojačala je nestabilno
Izlazni otpor je kod ovih pojačala vrlo velik
U ovim pojačalima postoji velika toplinska nestabilnost
Veliki otpor na izlazu
Prijave
Primjene pojačavača s uobičajenim emiterima uključuju sljedeće.

“vrste senzora u automobilima ”

Uobičajena emiterska pojačala koriste se u niskonaponskim pojačalima.
Ova pojačala obično se koriste u RF krugovima.
Općenito, pojačala se koriste u pojačalima s malim šumom
Uobičajeni krug odašiljača popularan je jer je pogodan za pojačanje napona, posebno na niskim frekvencijama.
Pojačala sa zajedničkim emiterima također se koriste u krugovima primopredajnika s radio frekvencijama.
Uobičajena konfiguracija emitera koja se obično koristi u pojačivačima s niskim šumom.
Ovaj članak raspravlja rad zajedničkog emiterskog pojačala sklop. Čitajući gornje informacije stekli ste ideju o ovom konceptu. Nadalje, bilo kakva pitanja u vezi s tim ili ako želite za provedbu električnih projekata , slobodno komentirajte u odjeljku ispod. Evo pitanja za vas, koja je funkcija uobičajenog pojačavača emitora?