Amplificator de emițător comun - Caracteristici, polarizare, exemple rezolvate

Această configurație este cunoscută sub numele de configurație de emițător comun, deoarece aici emițătorul este utilizat ca terminal negativ comun pentru semnalul de bază de intrare și sarcina de ieșire. Cu alte cuvinte, terminalul emițător devine terminalul de referință atât pentru etapele de intrare, cât și pentru cele de ieșire (ceea ce înseamnă comun atât terminalelor de bază, cât și terminalelor colector).

Amplificatorul comun cu emițător este cea mai frecvent utilizată configurație a tranzistorului, care poate fi văzută în Fig. 3.13 de mai jos atât pentru tranzistoarele pnp, cât și pentru npn.

Practic, aici borna de bază a tranzistorului este utilizată ca intrare, colectorul este configurat ca ieșire, iar emițătorul este conectat la ambele (de exemplu, dacă tranzistorul este NPN, emițătorul poate fi unit cu referința liniei de masă), prin urmare, își primește numele ca emițător comun. Pentru un FET, circuitul analog este denumit amplificator cu sursă comună.

Caracteristici comune ale emițătorului

La fel ca configurație de bază comună aici, de asemenea, două game de caracteristici devin din nou esențiale pentru a explica pe deplin natura configurării emițătorului comun: una pentru circuitul de intrare sau emițător de bază și următoarea pentru circuitul de ieșire sau colector-emițător.

Aceste două seturi sunt prezentate în Fig. 3.14 de mai jos:

Direcțiile curentului de curgere pentru emițător, colector și bază sunt indicate conform regulii convenționale standard.

Deși configurația s-a schimbat, relația pentru fluxul curent care a fost stabilită în configurația noastră de bază comună anterioară se aplică încă aici, fără nicio modificare.

Aceasta poate fi reprezentată ca: Eu ESTE = Eu C + Eu B și eu C = Eu ESTE .

Pentru configurația noastră actuală de emițător comun, caracteristicile de ieșire indicate sunt o reprezentare grafică a curentului de ieșire (I C ) versus tensiunea de ieșire (V ACEST ) pentru un set selectat de valori ale curentului de intrare (I B ).

Caracteristicile de intrare pot fi văzute ca o reprezentare a curentului de intrare (I B ) împotriva tensiunii de intrare (V FI ) pentru un set dat de valori ale tensiunii de ieșire (V ACEST )

Observați că caracteristicile din Fig. 3.14 indică valoarea lui I B în microamperi, în loc de miliamperi pentru IC.

De asemenea, constatăm că curbele lui I B nu sunt perfect orizontale precum cele realizate pentru I ESTE în configurația de bază comună, ceea ce implică faptul că tensiunea colector-emițător are capacitatea de a afecta valoarea curentului de bază.

Regiunea activă pentru configurația emițătorului comun poate fi înțeleasă ca acea secțiune a cadranului din dreapta sus care deține cea mai mare cantitate de liniaritate, adică acea zonă specifică în care curbele pentru I B tind să fie practic drepte și întinse uniform.

În Fig. 3.14a, această regiune ar putea fi observată pe partea dreaptă a liniei punctate verticale la V CEsat iar peste curba lui I B egal cu zero. Regiunea din stânga V CEsat este cunoscută sub numele de regiune de saturație.

În regiunea activă a unui amplificator cu emițător comun, joncțiunea colector-bază va fi polarizată invers, în timp ce joncțiunea bază-emițător va fi polarizată înainte.

Dacă vă amintiți, aceștia au fost exact aceiași factori care au persistat în regiunea activă a configurării bazei comune. Regiunea activă a configurației emițătorului comun ar putea fi implementată pentru amplificarea tensiunii, curentului sau puterii.

Regiunea de tăiere pentru configurația emițătorului comun nu pare să fie bine caracterizată în comparație cu cea a configurației bazei comune. Observați că în caracteristicile colectorului din Fig. 3.14 I C nu corespunde cu adevărat zero în timp ce eu B este zero.

Pentru configurația de bază comună, ori de câte ori curentul de intrare I ESTE se întâmplă să fie aproape de zero, curentul colectorului devine egal doar cu curentul de saturație inversă I CE , pentru ca curba I ESTE = 0 și axa de tensiune au fost una, pentru toate aplicațiile practice.

Cauza acestei variații a caracteristicilor colectorului ar putea fi evaluată cu modificările corespunzătoare ale ecuațiilor. (3.3) și (3.6). după cum este prezentat mai jos:

Evaluând scenariul discutat mai sus, unde IB = 0 A și prin înlocuirea unei valori tipice, cum ar fi 0.996 pentru α, suntem capabili să obținem un curent de colector rezultat, astfel cum este exprimat mai jos:

Dacă ne considerăm eu CBO ca 1 μA, curentul colector rezultat cu I B = 0 A ar fi 250 (1 μA) = 0,25 mA, după cum este reprodus în caracteristicile din Fig. 3.14.

În toate discuțiile noastre viitoare, curentul colector stabilit de condiția I B = 0 μA va avea notația determinată de următoarea ecuație. (3.9).

Condițiile bazate pe curentul nou stabilit de mai sus ar putea fi vizualizate în următoarea figură 3.15 folosind direcțiile sale de referință, așa cum este subliniat mai sus.

Pentru a permite amplificarea cu distorsiuni minime în modul emițător comun, întreruperea este stabilită de curentul colector I C = Eu CEO.

Înseamnă zona chiar sub I B = 0 μA trebuie evitat pentru a asigura o ieșire curată și nedistorsionată de la amplificator.

Cum funcționează circuitele emițătorului comun

În cazul în care doriți ca configurația să funcționeze ca un comutator logic, de exemplu cu un microprocesor, configurația va prezenta câteva puncte de operare de interes: mai întâi ca punct de tăiere, iar celălalt ca regiune de saturație.

Limita poate fi stabilită în mod ideal la I C = 0 mA pentru V specificat ACEST Voltaj.

Din moment ce eu CEO i În mod normal, este destul de mic pentru toate BJT-urile din siliciu, tăierea ar putea fi implementată pentru acțiuni de comutare atunci când I B = 0 μA sau I C = Eu CEO

Dacă vă amintiți în configurația de bază comună, setul de caracteristici de intrare au fost stabilite aproximativ printr-o linie dreaptă echivalentă care duce la rezultatul V FI = 0,7 V, pentru toate nivelurile de I ESTE care a fost mai mare de 0 mA

Putem aplica aceeași metodă și pentru o configurație de emițător comun, care va produce echivalentul aproximativ așa cum este descris în Fig. 3.16.

Figura 3.16 Echivalent liniar în bucăți pentru caracteristicile diodei din Fig. 3.14b.

Rezultatul respectă sau deducerea anterioară conform căreia tensiunea de bază a emițătorului pentru un BJT în regiunea activă sau în starea ON va fi de 0,7 V, iar aceasta va fi fixată indiferent de curentul de bază.

Exemplu practic rezolvat 3.2

Cum să polarizați un amplificator cu emițător comun

Particularizarea unui amplificator cu emițător comun ar putea fi stabilită în același mod în care a fost implementat pentru rețea de bază comună .

Să presupunem că aveți un tranzistor npn exact așa cum este indicat în Fig. 3.19a și că ați dorit să impuneți o polarizare corectă prin el, pentru a stabili BJT în regiunea activă.

Pentru aceasta, trebuie să indicați mai întâi eu ESTE direcția așa cum este dovedită de semnele săgeții din simbolul tranzistorului (vezi Fig. 3.19b). După aceasta, ar trebui să stabiliți celelalte direcții actuale strict conform relației actuale de drept a lui Kirchhoff: I C + Eu B = Eu ESTE.

Ulterior, trebuie să introduceți liniile de alimentare cu polarități corecte care să completeze direcțiile lui I B și eu C după cum este indicat în Fig. 3.19c și, în final, încheiați procedura.

În mod similar, un pnp BJT ar putea fi, de asemenea, părtinitor în modul său comun de emițător, pentru aceasta trebuie pur și simplu să inversați toate polaritățile din Fig. 3.19

Aplicație tipică:

Amplificator de tensiune de joasă frecvență

O ilustrare standard a utilizării unui circuit amplificator cu emițător comun este demonstrată mai jos.

Circuitul cuplat în curent alternativ funcționează ca un amplificator cu schimbător de nivel. În această situație, căderea de tensiune bază-emițător ar trebui să fie în jur de 0,7 volți.

Condensatorul de intrare C scapă de orice element de curent continuu al intrării, în timp ce rezistențele R1 și R2 sunt utilizate pentru polarizarea tranzistorului pentru a-i permite să fie în stare activă pentru întreaga gamă de intrare. Ieșirea este o replicare inversă a componentei de curent alternativ a intrării care a fost stimulată de raportul RC / RE și mutată printr-o măsură decisă de toate cele 4 rezistențe.

Datorită faptului că RC este în mod normal destul de masiv, impedanța de ieșire pe acest circuit ar putea fi cu adevărat substanțială. Pentru a minimiza această preocupare, RC este menținut cât de mic poate fi, plus amplificatorul este însoțit de un tampon de tensiune, cum ar fi un emițător.

Circuite de frecvență radio

Amplificatoare cu emițător comun sunt uneori folosite și în circuite de frecvență radio , cum ar fi amplificarea semnalelor slabe primite printr-o antenă. În astfel de cazuri, acesta este în mod obișnuit înlocuit de rezistența de sarcină care include un circuit acordat.

Acest lucru poate fi realizat pentru a limita lățimea de bandă la o bandă subțire structurată pe toată frecvența de operare dorită.

Mai mult decât atât, permite circuitului să funcționeze la frecvențe mai mari, deoarece circuitul acordat îi permite să rezoneze orice capacități inter-electrod și run-a-way, care interzic în general răspunsul în frecvență. Emițătorii obișnuiți pot fi folosiți pe scară largă și ca amplificatoare cu zgomot redus.