Common Emitter Amplifier - Egenskaper, förspänning, lösta exempel

Denna konfiguration är känd som common-emitter-konfiguration eftersom här används emittern som den gemensamma negativa terminalen för ingångssignalen och utgångsbelastningen. Med andra ord blir emitterterminalen referensterminalen för både ingångs- och utgångsstegen (vilket betyder gemensamt för både bas- och kollektorterminalerna).

Gemensam sändarförstärkare är den vanligaste transistorkonfigurationen som kan ses i figur 3.13 nedan för både pnp- och npn-transistorer.

I grund och botten används här transistorbasterminalen som ingång, samlaren är konfigurerad som utgången och emittern är trådbunden gemensam för båda (till exempel, om transistorn är NPN, kan emittern förenas med jordledningsreferensen), därför får det sitt namn som den vanliga sändaren. För en FET benämns den analoga kretsen som den gemensamma källförstärkaren.

Vanliga sändaregenskaper

Precis som gemensam baskonfiguration här blir också två serier av egenskaper igen viktiga för att fullständigt förklara naturen för common-emitter-installationen: en för ingångs- eller bas-emitterkretsen och nästa för utgångs- eller kollektor-emitter-kretsen.

Dessa två uppsättningar visas i figur 3.14 nedan:

De aktuella flödesriktningarna för emitter, kollektor och bas anges enligt den vanliga konventionella regeln.

Även om konfigurationen har ändrats gäller fortfarande förhållandet för det aktuella flödet som etablerades i vår tidigare gemensamma baskonfiguration utan några ändringar.

Detta kan representeras som: Jag ÄR = Jag C + Jag B och jag C = Jag ÄR .

För vår nuvarande gemensamma sändarkonfiguration är de angivna utgångskarakteristika en grafisk representation av utströmmen (I C ) kontra utspänning (V. DETTA ) för en vald uppsättning värden för ingångsströmmen (I B ).

Ingångskarakteristiken kan ses som en ritning av ingångsströmmen (I B ) mot ingångsspänningen (V. VARA ) för en given uppsättning utspänningsvärden (V DETTA )

Observera att egenskaperna i figur 3.14 anger värdet på I B i mikroamprar, istället för milliamper för IC.

Vi finner också att kurvorna för jag B är inte helt horisontella som de som uppnåtts för jag ÄR i den gemensamma baskonfigurationen, vilket innebär att kollektor-till-emitter-spänningen har förmågan att påverka basströmens värde.

Det aktiva området för den gemensamma emitterkonfigurationen kan förstås som det avsnitt av den övre högra kvadranten som äger den största mängden linjäritet, vilket betyder det specifika området där kurvorna för I B tenderar att vara praktiskt taget rak och jämnt fördelad.

I figur 3.14a kan denna region bevittnas på höger sida om den vertikala streckade linjen vid V. Cesate och över kurvan för jag B lika med noll. Regionen till vänster om V Cesate är känd som mättnadsregionen.

Inom den aktiva regionen hos en gemensam-emitterförstärkare kommer kollektor-baskorsningen att vara omvänd förspänd, medan bas-emitterkopplingen kommer att vara förspänd.

Om du kommer ihåg var det exakt samma faktorer som kvarstod i den aktiva regionen i den gemensamma basinstallationen. Den aktiva regionen i den gemensamma emitterkonfigurationen kan implementeras för spänning, ström eller effektförstärkning.

Avgränsningsregionen för den gemensamma emitterkonfigurationen verkar inte vara snyggt karakteriserad jämfört med den för den gemensamma baskonfigurationen. Observera att i samlaregenskaperna i fig. 3.14 är I C motsvarar egentligen inte noll medan jag B är noll.

För den gemensamma baskonfigurationen, när ingångsströmmen I ÄR råkar vara nära noll blir kollektorströmmen lika med omvänd mättnadsström I. VAD , så att kurvan I ÄR = 0 och spänningsaxeln var en, för alla praktiska tillämpningar.

Orsaken till denna variation i samlaregenskaper kan utvärderas med lämpliga modifieringar av ekv. (3.3) och (3.6). enligt nedan:

Genom att bedöma ovan diskuterade scenario, där IB = 0 A, och genom att ersätta ett typiskt värde som 0,996 för α, kan vi uppnå en resulterande kollektorström enligt nedan:

Om vi ​​tänker på mig CBO som 1 μA, den resulterande kollektorströmmen med I B = 0 A skulle vara 250 (1 μA) = 0,25 mA, såsom återges i egenskaperna i fig 3.14.

I alla våra framtida diskussioner, samlarströmmen fastställd av villkoret jag B = 0 μA har notationen som bestäms av följande ekv. (3.9).

Villkoren baserade på ovanstående nyetablerade ström kan visualiseras i följande figur 3.15 med hjälp av dess referensriktningar som beskrivs ovan.

För att möjliggöra förstärkning med minimala förvrängningar i det gemensamma emitterläget, fastställs avskärningen av kollektorströmmen I C = Jag VD.

Det betyder området strax under jag B = 0 μA bör undvikas för att säkerställa en ren och en snedvriden utgång från förstärkaren.

Hur vanliga emitterkretsar fungerar

Om du vill att konfigurationen ska fungera som en logikomkopplare, till exempel med en mikroprocessor, kommer konfigurationen att presentera ett par intressanta platser: först som avskärningspunkt och den andra som mättnadsregion.

Avgränsningen kan helst ställas in på I C = 0 mA för specificerad V DETTA Spänning.

Sedan jag VD i s normalt sett ganska liten för alla kisel-BJT: er kan avskärningen genomföras för att byta åtgärder när jag B = 0 μA eller I C = Jag vd

Om du kommer ihåg den vanliga baskonfigurationen fastställdes uppsättningen ingångskaraktärer ungefär genom en rak linjeekvivalent som ledde till resultatet V VARA = 0,7 V, för alla nivåer av I ÄR vilket var större än 0 mA

Vi kan också använda samma metod för en gemensam emitterkonfiguration, som kommer att producera den ungefärliga ekvivalenten som avbildad i figur 3.16.

Figur 3.16 Delvis linjär ekvivalent för diodegenskaperna i figur 3.14b.

Resultatet överensstämmer med eller vårt tidigare avdrag enligt vilket basemitterspänningen för en BJT inom det aktiva området eller PÅ-tillståndet kommer att vara 0,7V, och detta kommer att fixas oavsett basströmmen.

Löst praktiskt exempel 3.2

Hur man förspänner en Common-Emitter-förstärkare

Att förspänna en gemensam emitterförstärkare på rätt sätt kan upprättas på samma sätt som den implementerades för gemensamt basnätverk .

Antag att du hade en npn-transistor precis som anges i fig. 3.19a och ville genomdriva en korrekt förspänning genom den för att etablera BJT i ​​det aktiva området.

För detta måste du först ange jag ÄR riktning enligt pilmarkeringarna i transistorsymbolen (se Fig. 3.19b). Efter detta skulle du behöva fastställa de andra aktuella riktningarna strikt enligt Kirchhoffs nuvarande lagförhållande: Jag C + Jag B = Jag ÄR.

Därefter måste du introducera försörjningslinjerna med korrekta polariteter som kompletterar riktningarna för I B och jag C som anges i figur 3.19c och slutligen avsluta proceduren.

På liknande sätt kan en pnp BJT också vara förspänd i sitt vanliga emitterläge, för detta måste du helt enkelt vända alla polariteterna i figur 3.19.

Typisk applikation:

Lågfrekvent spänningsförstärkare

En standardillustration av användningen av en gemensam-emitterförstärkarkrets visas nedan.

Den AC-kopplade kretsen fungerar som en nivåförstärkare. I denna situation antas bas-emitterns spänningsfall vara cirka 0,7 volt.

Ingångskondensatorn C blir av med något likströmselement i ingången, medan motstånden R1 och R2 används för att förspänna transistorn för att möjliggöra att den är i aktivt tillstånd under hela ingångens intervall. Utgången är en upp och ner replikering av ingångens växelströmskomponent som har förstärkts av förhållandet RC / RE och flyttas genom ett mått som bestäms av alla fyra motstånden.

På grund av att RC normalt är ganska massiv kan utgångsimpedansen på denna krets vara väldigt stor. För att minimera denna oro, hålls RC så liten som den kan vara plus förstärkaren åtföljs av en spänningsbuffert såsom en emitterföljare.

Radiofrekvenskretsar

Common-emitter förstärkare används ibland också i radiofrekvenskretsar , som att förstärka svaga signaler som erhållits genom en antenn. I sådana fall ersätts det vanligtvis av belastningsmotståndet som inkluderar en avstämd krets.

Detta kan åstadkommas för att begränsa bandbredden till något tunt band strukturerat genom den önskade driftsfrekvensen.

Ännu mer tillåter det att kretsen kan arbeta vid större frekvenser eftersom den avstämda kretsen gör det möjligt att resonera alla interelektroder och kapaciteter, som i allmänhet förbjuder frekvenssvaret. Vanliga sändare kan också användas ofta som förstärkare med låg ljudnivå.