Běžný vysílací zesilovač - charakteristika, předpětí, vyřešené příklady

Tato konfigurace je známá jako konfigurace společného emitoru, protože zde se emitor používá jako společná záporná svorka pro vstupní základní signál a výstupní zátěž. Jinými slovy, emitorový terminál se stává referenčním terminálem jak pro vstupní, tak pro výstupní stupeň (což je společné pro základní i kolektorový terminál).

Společný emitorový zesilovač je nejběžněji používanou konfigurací tranzistorů, kterou lze vidět na obr. 3.13 níže pro tranzistory pnp i npn.

V zásadě se zde jako vstup používá svorka základny tranzistoru, kolektor je nakonfigurován jako výstup a emitor je zapojen společně pro oba (například pokud je tranzistor NPN, může být emitor připojen k odkazu na zemní linku), proto dostává své jméno jako společný emitor. Pro FET je analogický obvod označován jako zesilovač společného zdroje.

Společné charakteristiky vysílače

Stejně jako společná základní konfigurace zde se opět stávají nezbytnými dvě řady charakteristik, aby bylo možné plně vysvětlit povahu nastavení společného emitoru: jeden pro vstupní nebo základní obvod-emitor a druhý pro výstupní nebo kolektor-emitorový obvod.

Tyto dvě sady jsou zobrazeny na obr. 3.14 níže:

Směr proudu proudu pro emitor, kolektor a základnu je uveden podle standardního konvenčního pravidla.

Přestože se konfigurace změnila, vztah pro aktuální tok, který byl vytvořen v naší předchozí běžné základní konfiguraci, zde stále platí bez jakýchkoli úprav.

To může být reprezentováno jako: Já JE = Já C + Já B a já C = Já JE .

Pro naši současnou konfiguraci společného emitoru jsou indikované výstupní charakteristiky grafickým znázorněním výstupního proudu (I C ) versus výstupní napětí (V.) TENTO ) pro vybranou sadu hodnot vstupního proudu (I B ).

Vstupní charakteristiky lze chápat jako vykreslení vstupního proudu (I B ) proti vstupnímu napětí (V BÝT ) pro danou sadu hodnot výstupního napětí (V TENTO )

Všimněte si, že charakteristiky na obr. 3.14 označují hodnotu I B v mikroamperech, místo miliampérů pro IC.

Zjistili jsme také, že křivky I B nejsou úplně vodorovné jako ty, které jsem dosáhl pro I JE v konfiguraci společné základny, což znamená, že napětí kolektoru k emitoru má schopnost ovlivňovat hodnotu základního proudu.

Aktivní oblast pro konfiguraci společného emitoru lze chápat jako část pravého horního kvadrantu, která vlastní největší množství linearity, což znamená konkrétní oblast, kde jsou křivky pro I B mají tendenci být prakticky rovné a rovnoměrně rozložené.

Na obr. 3.14a lze tuto oblast vidět na pravé straně svislé přerušované čáry ve V Cesate a přes křivku I B rovna nule. Oblast nalevo od V Cesate je známá jako oblast nasycení.

V aktivní oblasti zesilovače společného emitoru bude spojení kolektor-základna předpětí, zatímco spojení základna-emitor bude předpětí.

Pokud si pamatujete, jednalo se o přesně stejné faktory, které přetrvávaly v aktivní oblasti nastavení společné základny. Aktivní oblast konfigurace společného emitoru by mohla být implementována pro zesílení napětí, proudu nebo výkonu.

Zdá se, že mezní oblast konfigurace společného emitoru není ve srovnání s konfigurací společné základny pěkně charakterizována. Všimněte si, že v charakteristikách kolektorů na obr. 3.14 je I C ve skutečnosti neodpovídá nule, zatímco já B je nula.

Pro konfiguraci společné základny, kdykoli vstupní proud I JE je téměř nulová, proud kolektoru se rovná pouze proudu zpětné saturace I CO , aby křivka I JE = 0 a napěťová osa byly pro všechny praktické aplikace jedna.

Příčinu této změny charakteristik kolektoru lze vyhodnotit vhodnými úpravami ekv. (3.3) a (3.6). jak je uvedeno níže:

Posouzením výše diskutovaného scénáře, kde IB = 0 A, a nahrazením typické hodnoty jako 0,996 pro α, jsme schopni dosáhnout výsledného kolektorového proudu, jak je uvedeno níže:

Pokud vezmeme v úvahu já CBO jako 1 μA, výsledný kolektorový proud s I B = 0 A by bylo 250 (1 μA) = 0,25 mA, jak je znázorněno v charakteristikách na obr. 3.14.

Ve všech našich budoucích diskusích byl kolektorový proud stanoven podmínkou I B = 0 μA bude mít notaci určenou následujícím ekv. (3.9).

Podmínky založené na výše uvedeném nově stanoveném proudu lze vizualizovat na následujícím obr. 3.15 pomocí jeho referenčních směrů, jak je uvedeno výše.

Pro umožnění zesílení s minimálním zkreslením v režimu běžného emitoru je mezní hodnota stanovena kolektorovým proudem I. C = Já VÝKONNÝ ŘEDITEL.

Znamená to oblast těsně pod I. B = 0 μA je třeba se vyvarovat pro zajištění čistého a nezkresleného výstupu ze zesilovače.

Jak fungují běžné obvody vysílače

V případě, že chcete, aby konfigurace fungovala jako logický přepínač, například s mikroprocesorem, bude konfigurace obsahovat několik body zájmu: první jako mezní bod a druhý jako oblast nasycení.

Mezní hodnotu lze ideálně nastavit na I. C = 0 mA pro specifikovaný V TENTO Napětí.

Protože já Generální ředitel i s normálně docela malý pro všechny křemíkové BJT, odříznutí by mohlo být implementováno pro přepínání akcí, když já B = 0 μA nebo I C = Já výkonný ředitel

Pokud si vzpomenete na běžnou základní konfiguraci, sada vstupních charakteristik byla přibližně stanovena pomocí přímkového ekvivalentu, který vedl k výsledku V BÝT = 0,7 V, pro všechny úrovně I JE který byl větší než 0 mA

Stejnou metodu můžeme použít i pro konfiguraci společného emitoru, která vytvoří přibližný ekvivalent, jak je znázorněno na obr. 3.16.

Obrázek 3.16 Kusově lineární ekvivalent pro charakteristiky diody na obr. 3.14b.

Výsledek odpovídá našemu předchozímu odečtu, podle kterého bude napětí základního emitoru pro BJT v aktivní oblasti nebo stavu ZAPNUTO 0,7 V a bude opraveno bez ohledu na základní proud.

Vyřešený praktický příklad 3.2

Jak ovlivnit zesilovač běžného vysílače

Předpětí zesilovače společného vysílače lze vhodně stanovit stejným způsobem, jaký byl implementován pro společná základní síť .

Předpokládejme, že jste měli npn tranzistor, jak je naznačeno na obr. 3.19a, a chtěli byste přes něj vynutit správné předpětí, aby bylo možné vytvořit BJT v aktivní oblasti.

K tomu byste museli nejprve označit I JE směr, což dokazují šipky na symbolu tranzistoru (viz obr. 3.19b). Poté byste vyžadovali stanovení dalších současných směrů striktně podle současného právního vztahu Kirchhoffa: I C + Já B = Já JE.

Následně musíte zavést přívodní vedení se správnou polaritou doplňující směry I B a já C jak je naznačeno na obr. 3.19c, a nakonec ukončete postup.

Podobným způsobem může být pnp BJT také předpjatý ve svém běžném emitorovém režimu, proto musíte jednoduše obrátit všechny polarity na obr. 3.19

Typická aplikace:

Nízkofrekvenční napěťový zesilovač

Standardní ilustrace použití obvodu zesilovače společného emitoru je uvedena níže.

Obvod propojený střídavým proudem funguje jako zesilovač posunu úrovně. V této situaci by měl být pokles napětí mezi základnou a emitorem přibližně 0,7 voltu.

Vstupní kondenzátor C se zbaví jakéhokoli stejnosměrného prvku na vstupu, zatímco rezistory R1 a R2 se používají k předpětí tranzistoru, aby byl aktivní v celém rozsahu vstupu. Výstupem je vzhůru nohama replikace AC složky vstupu, která byla posílena poměrem RC / RE a přesunuta přes míru rozhodnutou všemi 4 odpory.

Vzhledem k tomu, že RC je obvykle docela masivní, výstupní impedance na tomto obvodu může být opravdu značná. Aby se tato obava minimalizovala, RC je udržována co nejmenší a zesilovač je doprovázen napěťovou vyrovnávací pamětí, jako je sledovač emitoru.

Vysokofrekvenční obvody

Zesilovače společného emitoru jsou někdy také používány v vysokofrekvenční obvody , například k zesílení slabých signálů přenášených přes anténu. V takových případech je obvykle nahrazen zátěžovým rezistorem, který obsahuje laděný obvod.

Toho lze dosáhnout omezením šířky pásma na tenké pásmo strukturované v celé požadované pracovní frekvenci.

Více k tomu navíc umožňuje obvodu pracovat na větších frekvencích, protože vyladěný obvod umožňuje rezonovat jakoukoli inter-elektrodovou a průběžnou kapacitu, která obecně zakazuje frekvenční odezvu. Běžné vysílače mohou být také široce používány jako nízkošumové zesilovače.