Det finns olika typer av transistorförstärkare styrs med hjälp av en växelströmsignalingång. Detta byts ut mellan det positiva värdet och det negativa värdet, vilket är det enda sättet att presentera den gemensamma sändaren förstärkarkrets för att fungera mellan två toppvärden. Denna process är känd som förspänningsförstärkaren och det är en viktig förstärkarkonstruktion för att fastställa den exakta arbetspunkten för en transistorförstärkare som är redo att ta emot signalerna, vilket kan reducera eventuell distorsion till utsignalen. I den här artikeln kommer vi att diskutera vanliga analyser av emitterförstärkare.

Vad är en förstärkare?

Förstärkaren är en elektronisk krets som används för att öka styrkan hos en svag insignal när det gäller spänning, ström eller effekt. Processen att öka styrkan hos en svag signal kallas förstärkning. En viktigaste begränsning under förstärkningen är att endast storleken på signalen ska öka och att det inte bör ske några förändringar i den ursprungliga signalformen. Transistorn (BJT, FET) är en viktig komponent i ett förstärkarsystem. När en transistor används som en förstärkare är det första steget att välja en lämplig konfiguration, där enheten ska användas. Därefter bör transistorn vara partisk för att få önskad Q-punkt. Signalen matas till förstärkarens ingång och utgångsförstärkningen uppnås.

Vad är en vanlig emitterförstärkare?

Den vanliga sändarförstärkaren är en tre grundläggande enkelsteg bipolär övergångstransistor och används som en spänningsförstärkare. Ingången till denna förstärkare tas från basterminalen, utgången samlas från kollektorterminalen och emitterterminalen är vanlig för båda terminalerna. Grundsymbolen för den vanliga sändarförstärkaren visas nedan.

Gemensam sändarförstärkare

Common Emitter Amplifier Configuration

I elektronisk kretskonstruktion finns det tre typer av transistorkonfigurationer som vanliga sändare, gemensam bas och gemensam kollektor. Den vanligaste sändaren är den vanligaste på grund av dess huvudsakliga egenskaper.

Denna typ av förstärkare inkluderar signalen som ges till basterminalen och sedan mottas utgången från kretens kollektorterminal. Men, som namnet antyder, är emitterkretsens huvudattribut bekant för både ingången och utgången.

“dubbelpolig enkastarknapp ”

Konfigurationen av en vanlig emittertransistor används ofta i de flesta elektroniska kretskonstruktioner. Denna konfiguration är jämnt lämplig för både transistorerna som PNP- och NPN-transistorer men NPN-transistorer används oftast på grund av den omfattande användningen av dessa transistorer.

I Common Emitter Amplifier Configuration är Emitter för en BJT gemensam för både ingångs- och utsignalen som visas nedan. Arrangemanget är detsamma för en PNP-transistor , men bias kommer att vara motsatt w.r.t NPN-transistor.

Konfigurationer av CE-förstärkare

Användning av Common Emitter Amplifier

När en signal appliceras över emitter-baskorsningen ökar den främre förspänningen över denna korsning under den övre halva cykeln. Detta leder till en ökning av flödet av elektroner från sändaren till en kollektor genom basen, vilket ökar kollektorströmmen. Den ökande kollektorströmmen gör att fler spänningsfall faller över kollektorns belastningsmotstånd RC.

Användning av CE-förstärkare

Den negativa halvcykeln minskar den främre förspänningen över emitter-baskorsningen. Den minskande kollektor-basspänningen minskar kollektorströmmen i hela kollektormotståndet Rc. Således uppträder det förstärkta belastningsmotståndet över kollektormotståndet. Den vanliga emitterförstärkarkretsen visas ovan.

Från spänningsvågformerna för CE-kretsen som visas i fig. (B) ser man att det finns en 180 graders fasförskjutning mellan ingångs- och utgångsvågformerna.

Arbeta med Common Emitter Amplifier

Nedanstående kretsschema visar hur den gemensamma emitterförstärkarkretsen fungerar och den består av spänningsdelare förspänning, används för att mata basspänningen enligt behov. Spänningsdelarens förspänning har en potentialdelare med två motstånd anslutna på ett sätt så att mittpunkten används för att leverera basförspänning.

Common Emitter Amplifier Circuit

Det finns olika typer av elektroniska komponenter i den vanliga emitterförstärkaren som är R1-motstånd används för framåtförspänning, används R2-motståndet för utveckling av förspänning, RL-motståndet används vid utgången det kallas belastningsmotståndet. RE-motståndet används för termisk stabilitet. C1-kondensatorn används för att separera växelströmssignalerna från likspänningsförspänningen och kondensatorn är känd som kopplingskondensatorn .

Figuren visar att förspänningen jämfört med förstärkningens gemensamma sändarförstärkaregenskaper om R2-motståndet ökar är det en ökning av den främre förspänningen och R1 & förspänningen är omvänt proportionell mot varandra. De växelström appliceras på basen på transistorn i den gemensamma emitterförstärkarkretsen, så finns det ett flöde av liten basström. Därför finns det en stor mängd ström genom kollektorn med hjälp av RC-motståndet. Spänningen nära motståndet RC kommer att ändras eftersom värdet är mycket högt och värdena är från 4 till 10 kohm. Därför finns det en enorm mängd ström närvarande i kollektorkretsen som förstärks från den svaga signalen, därför fungerar vanliga emittertransistorer som en förstärkarkrets.

Spänningsförstärkning för vanlig sändarförstärkare

Strömförstärkningen hos den gemensamma emitterförstärkaren definieras som förhållandet mellan förändring i kollektorström och förändring i basström. Spänningsförstärkningen definieras som produkten av strömförstärkningen och förhållandet mellan kollektorns utgångsmotstånd och baskretsarnas ingångsmotstånd. Följande ekvationer visar det matematiska uttrycket för spänningsförstärkningen och strömförstärkningen.

P = ΔIc / ΔIb

Av = β Rc/Rb

Kretselement och deras funktioner

De vanliga emitterförstärkarkretselementen och deras funktioner diskuteras nedan.

Förspänningskrets / spänningsdelare

Motstånden R1, R2 och RE används för att bilda spänningsförspännings- och stabiliseringskrets . Förspänningskretsen måste upprätta en korrekt fungerande Q-punkt, annars kan en del av signalens negativa halvcykel stängas av i utgången.

Ingångskondensator (C1)

Kondensatorn Cl används för att koppla signalen till basterminalen på BJT. Om den inte finns där kommer signalkällans motstånd, Rs att stöta på R2, och därmed kommer det att ändra förspänningen. C1 tillåter endast växelströmssignalen att strömma men isolerar signalkällan från R2

Emitter Bypass Kondensator (CE)

En emitter-förbikopplingskondensator CE används parallellt med RE för att ge en låg reaktansväg till den förstärkta växelsignalen. Om den inte används kommer den förstärkta växelströmssignalen som följer igenom RE att orsaka ett spänningsfall över den och därigenom släppa utspänningen.

Kopplingskondensator (C2)

Kopplingskondensatorn C2 kopplar ett förstärkningssteg till nästa steg. Denna teknik används för att isolera DC-förspänningsinställningarna för de två kopplade kretsarna.

CE-förstärkarkretsströmmar

Basström iB = IB + ib där,

IB = DC-basström när ingen signal appliceras.

ib = AC-bas när växelströmssignal appliceras och iB = total basström.

Samlarström iC = IC + ic där,

iC = total kollektorström.

IC = noll signal kollektorström.

ic = AC-kollektorström när AC-signalen appliceras.

Emitterström iE = IE + dvs där,

IE = Noll signal emitterström.

Dvs = växelströmssändarström när växelströmssignalen appliceras.

iE = total emitterström.

Vanlig analys av emitterförstärkare

Det första steget i växelströmsanalys av Common Emitter-förstärkarkretsen är att dra AC-ekvivalent krets genom att reducera alla likströmskällor till noll och kortsluta alla kondensatorer. Nedanstående figur visar AC-ekvivalent krets.

AC-ekvivalent krets för CE-förstärkare

Nästa steg i växelströmsanalysen är att rita en h-parameterkrets genom att ersätta transistorn i växelströmsekvivalentkretsen med sin h-parametermodell. Nedanstående figur visar motsvarande krets för h-parameter för CE-kretsen.

h-Parameterekvivalent krets för vanlig emitterförstärkare

Den typiska CE-kretsprestandan sammanfattas nedan:

Enhetsingångsimpedans, Zb = hie
Kretsingångsimpedans, Zi = R1 || R2 || Zb
Enhetsutgångsimpedans, Zc = 1 / hacka
Kretsutgångsimpedans, Zo = RC || ZC ≈ RC
Kretsspänningsförstärkning, Av = -hfe / hie * (Rc || RL)
Kretsströmförstärkning, AI = hfe. RC. Rb / (Rc + RL) (Rc + hie)
Kretseffektförstärkning, Ap = Av * Ai

CE-förstärkares frekvensrespons

Spänningsförstärkningen hos en CE-förstärkare varierar med signalfrekvensen. Det beror på att kondensatorernas reaktans i kretsen förändras med signalfrekvensen och därmed påverkar utspänningen. Kurvan ritad mellan spänningsförstärkning och signalfrekvensen hos en förstärkare kallas frekvensrespons. Figuren nedan visar frekvenssvaret för en typisk CE-förstärkare.

Frekvenssvar

Från ovanstående diagram observerar vi att spänningsförstärkningen sjunker av vid låga (FH) frekvenser, medan den är konstant över mittfrekvensområdet (FL till FH).

Vid låga frekvenser ( Reaktansen hos kopplingskondensatorn C2 är relativt hög och därför kommer mycket liten del av signalen att passera från förstärkarsteget till belastningen.

Dessutom kan CE inte shunta RE effektivt på grund av dess stora reaktans vid låga frekvenser. Dessa två faktorer orsakar att spänningsförstärkningen minskar vid låga frekvenser.

Vid höga frekvenser (> FH) Reaktansen hos kopplingskondensatorn C2 är mycket liten och fungerar som en kortslutning. Detta ökar förstärkarstegets belastningseffekt och tjänar till att minska spänningsförstärkningen.

Vidare, vid höga frekvenser, är den kapacitiva reaktansen hos bas-emitterkorsningen låg vilket ökar basströmmen. Denna frekvens minskar strömförstärkningsfaktorn β. På grund av dessa två skäl sjunker spänningsförstärkningen vid en hög frekvens.

Vid mellanfrekvenser (FL till FH) Förstärkarens spänningsförstärkning är konstant. Effekten av kopplingskondensatorn C2 i detta frekvensområde är sådan att den bibehåller en konstant spänningsförstärkning. När frekvensen ökar i detta intervall minskar således reaktansen hos CC, vilket tenderar att öka förstärkningen.

Men samtidigt innebär lägre reaktans högre att nästan nästan avbryta varandra, vilket resulterar i en enhetlig mässa vid mittfrekvensen.

Vi kan observera frekvensresponsen för vilken förstärkarkrets som helst som är skillnaden i dess prestanda genom förändringar inom insignalens frekvens eftersom den visar frekvensbanden där utgången förblir ganska stabil. Kretsens bandbredd kan definieras som frekvensområdet antingen litet eller stort bland ƒH & ƒL.

Så från detta kan vi bestämma spänningsförstärkningen för alla sinusformade ingångar inom ett visst frekvensområde. Frekvenssvaret för en logaritmisk presentation är Bode-diagrammet. De flesta av ljudförstärkarna har ett platt frekvenssvar som sträcker sig från 20 Hz - 20 kHz. För en ljudförstärkare är frekvensområdet känt som bandbredd.

Frekvenspunkter som ƒL & ƒH är relaterade till det nedre hörnet & det övre hörnet på förstärkaren som är förstärkningsfallet för kretsarna vid både höga och låga frekvenser. Dessa frekvenspunkter kallas också decibelpunkter. Så BW kan definieras som

BW = fH - fL

DB (decibel) är 1/10 av en B (bel), är en välkänd icke-linjär enhet för att mäta förstärkning och definieras som 20log10 (A). Här är 'A' den decimala förstärkningen som plottas över y-axeln.

Den maximala uteffekten kan erhållas genom noll decibel som kommunicerar mot en enhetsfunktion av enhet annars inträffar en gång Vout = Vin när det inte finns någon reduktion på denna frekvensnivå, så

VOUT / VIN = 1, så 20log (1) = 0dB

Vi kan märka från ovanstående diagram att utgången vid de två avstängningsfrekvenspunkterna kommer att minska från 0dB till -3dB och fortsätter att sjunka med en fast hastighet. Denna minskning inom förstärkning är vanligtvis känd som avrullningssektionen för frekvenssvarskurvan. I alla grundläggande filter- och förstärkarkretsar kan denna utrullningshastighet definieras som 20dB / decennium, vilket är lika med en 6dB / oktavhastighet. Så kretsordningen multipliceras med dessa värden.

Dessa -3dB avstängningsfrekvenspunkter kommer att beskriva frekvensen där o / p-förstärkningen kan minskas till 70% av dess största värde. Efter det kan vi ordentligt säga att frekvenspunkten också är den frekvens vid vilken systemets förstärkning har minskat till 0,7 av dess största värde.

Common Emitter Transistor Amplifier

Kretsschemat för den gemensamma emittertransistorförstärkaren har en gemensam konfiguration och det är ett standardformat för transistorkretsen medan spänningsförstärkning är önskvärd. Den vanliga emitterförstärkaren konverteras också som en inverterande förstärkare. De olika typer av konfigurationer i transistorn förstärkare är vanlig bas och den gemensamma kollektortransistorn och figuren visas i följande kretsar.

Common Emitter Transistor Amplifier
Egenskaper för Common Emitter Amplifier
Spänningsförstärkningen hos en vanlig emitterförstärkare är medium
Effektförstärkningen är hög i den vanliga emitterförstärkaren
Det finns ett fasförhållande på 180 grader i in- och utgång
I den vanliga sändarförstärkaren är ingångs- och utgångsmotstånden medelstora.
Egenskapsdiagrammet mellan förspänningen och förstärkningen visas nedan.

Egenskaper
Transistor Bias Spänning
Vcc (matningsspänning) bestämmer den största Ic (kollektorström) när transistorn är aktiverad. Ib (basström) för transistorn kan hittas från Ic (kollektorström) och likströmsförstärkningen β (Beta) i transistorn.
VB = VCC R2 / R1 + R2
Betavärde
Ibland kallas 'β' som 'hFE' som är transistorns framåtströmförstärkning inom CE-konfigurationen. Beta (β) är ett fast förhållande mellan de två strömmarna som Ic och Ib, så det innehåller inte enheter. Så en liten förändring inom basströmmen kommer att göra en enorm förändring inom kollektorströmmen.
Samma typ av transistorer såväl som deras artikelnummer kommer att innehålla enorma förändringar inom deras β-värden. Till exempel innehåller NPN-transistorn som BC107 ett Beta-värde (DC-strömförstärkning mellan 110 - 450 baserat på databladet. Så en transistor kan innehålla ett 110 Beta-värde medan en annan kan innehålla 450 Beta-värde, dock är båda transistorerna NPN BC107-transistorer eftersom Beta är en funktion av transistorns struktur men inte av dess funktion.
När transistorns bas- eller sändarkoppling är ansluten framåt, kommer emitterspänningen 'Ve' att vara en enda korsning där spänningsfallet skiljer sig från basterminalens spänning. Emitterströmmen (Ie) är ingenting annat än spänningen över emittermotståndet. Detta kan beräknas helt enkelt genom Ohms lag. 'Ic' (kollektorström) kan approximeras, eftersom det är ungefär ett liknande värde som emitterströmmen.
Ingångs- och utgångsimpedans för vanlig sändarförstärkare
I alla elektroniska kretskonstruktioner är impedansnivåer ett av de viktigaste attributen som måste övervägas. Värdet på ingångsimpedansen ligger normalt i området 1kΩ, medan detta kan skilja sig avsevärt baserat på kretsens förhållanden och värden. Den mindre ingångsimpedansen kommer att bero på sanningen att ingången ges över de två terminalerna på den transistorliknande basen och emittern eftersom det finns en framåtriktad korsning.
O / p-impedansen är också relativt hög eftersom den varierar betydligt igen på värdena för valda elektroniska komponentvärden och tillåtna strömnivåer. O / p-impedansen är minst 10 kΩ annars annars möjlig hög. Men om strömavloppet tillåter att höga strömnivåer dras, kommer o / p-impedansen att minskas avsevärt. Impedansen eller motståndsnivån kommer från sanningen att utgången används från kollektorterminalen eftersom det finns en omvänd förspänd korsning.
Single Stage Common Emitter Amplifier
Enstegs gemensamma sändarförstärkare visas nedan och olika kretselement med deras funktioner beskrivs nedan.
Biasing Circuit
Kretsarna som förspänning och stabilisering kan bildas med motstånd som R1, R2 och RE
Ingångskapacitans (Cin)
Ingångskapacitansen kan betecknas med ”Cin” som används för att kombinera signalen mot basens terminal på transistorn.
Om denna kapacitans inte används kommer signalkällans motstånd att närma sig motståndet 'R2' för att ändra förspänningen. Denna kondensator tillåter helt enkelt växelspänningssignal.
Emitter Bypass Kondensator (CE)
Anslutningen av emitterbypasskondensatorn kan göras parallellt med RE för att ge en lågreaktansfil mot den förstärkta växelströmssignalen. Om den inte används, kommer den förstärkta växelströmssignalen att strömma genom hela RE för att orsaka ett spänningsfall över den, så o / p-spänningen kan flyttas.
Kopplingskondensator (C)
Denna kopplingskondensator används främst för att kombinera den förstärkta signalen mot o / p-enheten så att den helt enkelt tillåter växelströmssignal.
Arbetssätt
När en svag ingångs AC-signal ges mot basens terminal på transistorn, kommer en liten mängd basström att tillföra, på grund av denna transistorverkan, hög AC. ström kommer att strömma genom kollektorbelastningen (RC), så hög spänning kan komma att synas över kollektorbelastningen såväl som utgången. Således appliceras en svag signal mot basterminalen som uppträder i förstärkt form i kollektorkretsen. Förstärkarens spänningsförstärkning som Av är förhållandet mellan förstärkt ingång och utspänning.
Frekvensrespons och bandbredd
Förstärkarens spänningsförstärkning som Av för flera ingångsfrekvenser kan avslutas. Dess egenskaper kan ritas på båda axlarna som en frekvens på X-axeln medan spänningsförstärkningen är på Y-axeln. Grafen för frekvensrespons kan uppnås som visas i egenskaperna. Så vi kan observera att förstärkarens förstärkning kan minskas vid mycket höga och låga frekvenser, men den förblir stabil över ett omfattande intervall av mittfrekvensområdet.
FL- eller lågavskärningsfrekvensen kan definieras som när frekvensen är under 1. Frekvensområdet kan bestämmas vid vilken förstärkarförstärkningen är dubbelt så stor som förstärkningen av mittfrekvensen.
FL (övre avstängningsfrekvens) kan definieras som när frekvensen ligger i det höga intervallet där förstärkarens förstärkning är 1 / √2 gånger förstärkningen av mittfrekvensen.
Bandbredd kan definieras som frekvensintervallet mellan lågavgränsade och övre avstängningsfrekvenser.
BW = fU - fL
Common Emitter Amplifier Experiment Theory
Huvudsyftet med denna CE NPN-transistorförstärkare är att undersöka dess funktion.
CE-förstärkaren är en av huvudkonfigurationerna för en transistorförstärkare. I detta test kommer eleven att utforma samt undersöka en grundläggande NPN CE-transistorförstärkare. Antag att eleven har viss kunskap om teorin om transistorförstärkare som användning av AC-ekvivalenta kretsar. Så uppskattas eleven att utforma sin egen process för att utföra experimentet i laboratoriet, när analysen innan laboratoriet är klart kan han analysera och sammanfatta experimentresultaten i rapporten.
De nödvändiga komponenterna är NPN-transistorer - 2N3904 & 2N2222), VBE = 0.7V, Beta = 100, r’e = 25mv / IE i analysen av Pre-lab.
Förlabb
Enligt kretsschemat, beräkna DC-parametrar som Ve, IE, VC, VB & VCE med ungefärlig teknik. Skissa ac-ekvivalent krets och beräkna Av (spänningsförstärkning), Zi (ingångsimpedans) & Zo (utgångsimpedans). Skissa också de sammansatta vågformerna som är förutsägbara vid olika punkter som A, B, C, D & E i kretsen. Vid punkt 'A', antar Vin som 100 mv topp, sinusvåg med 5 kHz.
För en spänningsförstärkare, dra kretsen med ingångsimpedans, en spänningskälla som är beroende såväl som o / p-impedans
Mät ingångsimpedansvärdet som Zi genom att sätta in ett testmotstånd i en serie genom ingångssignalerna mot förstärkaren och mäta hur mycket AC-generatorns signal verkligen kommer att visas på förstärkarens ingång.
För att bestämma utgångsimpedansen, ta ut belastningsmotståndet en kort stund och beräkna den olastade växelströmsspänningen. Sätt sedan tillbaka belastningsmotståndet, mät igen ac o / p-spänningen. För att bestämma utgångsimpedansen kan dessa mätningar användas.
Experiment i Lab
Utforma kretsen i enlighet därmed och kontrollera alla ovanstående beräkningar. Använd likströmskoppling samt dubbelspårning på oscilloskopet. Efter det avhämtningen gemensamma sändare tillfälligt & igen mäta o / p-spänningen. Utvärdera resultaten med dina Pre-lab-beräkningar.
Fördelar
Fördelarna med en vanlig emitterförstärkare inkluderar följande.

“p-typ vs n-typ ”

Den vanliga sändarförstärkaren har låg ingångsimpedans och den är en inverterande förstärkare
Utgångsimpedansen för denna förstärkare är hög
Denna förstärkare har den högsta effektförstärkningen i kombination med medelspänning och strömförstärkning
Den nuvarande förstärkningen för den vanliga emitterförstärkaren är hög
Nackdelar
Nackdelarna med en vanlig emitterförstärkare inkluderar följande.
I de höga frekvenserna svarar inte den gemensamma sändarförstärkaren
Spänningsförstärkningen för denna förstärkare är instabil
Utgångsmotståndet är mycket högt i dessa förstärkare
I dessa förstärkare är det hög termisk instabilitet
Högt utmotstånd
Applikationer
Tillämpningarna av en vanlig emitterförstärkare inkluderar följande.
De vanliga emitterförstärkarna används i lågfrekventa spänningsförstärkare.
Dessa förstärkare används vanligtvis i RF-kretsarna.
I allmänhet används förstärkarna i förstärkare med låg ljudnivå
Den vanliga emitterkretsen är populär eftersom den är väl lämpad för spänningsförstärkning, särskilt vid låga frekvenser.
Common-emitter-förstärkare används också i radiofrekventa sändtagarkretsar.
Vanlig emitterkonfiguration som vanligtvis används i brusstarka förstärkare.
Denna artikel diskuterar funktionen hos den gemensamma emitterförstärkaren krets. Genom att läsa ovanstående information har du fått en uppfattning om detta koncept. Dessutom, alla frågor angående detta eller om du vill för att genomföra elprojekt , gärna kommentera i avsnittet nedan. Här är frågan för dig, vilken funktion har den vanliga sändarförstärkaren?