Common Emitter Amplifier - Χαρακτηριστικά, προκαταλήψεις, επιλυμένα παραδείγματα

Αυτή η διαμόρφωση είναι γνωστή ως διαμόρφωση common-emitter επειδή εδώ ο πομπός χρησιμοποιείται ως το κοινό αρνητικό τερματικό για το σήμα βάσης εισόδου και το φορτίο εξόδου. Με άλλα λόγια, το τερματικό εκπομπής γίνεται το τερματικό αναφοράς τόσο στα στάδια εισόδου όσο και εξόδου (που σημαίνει κοινό τόσο στα τερματικά βάσης όσο και στα τερματικά συλλεκτών).

Ο κοινός ενισχυτής πομπού είναι η συνηθέστερα χρησιμοποιούμενη διαμόρφωση τρανζίστορ που φαίνεται στο Σχ. 3.13 παρακάτω και για τα τρανζίστορ pnp και npn.

Βασικά, εδώ το τερματικό βάσης τρανζίστορ χρησιμοποιείται ως είσοδος, ο συλλέκτης έχει διαμορφωθεί ως έξοδος και ο πομπός είναι ενσύρματος κοινός και στα δύο (για παράδειγμα, εάν το τρανζίστορ είναι NPN ο πομπός μπορεί να συνδεθεί με την αναφορά γραμμής εδάφους), ως εκ τούτου παίρνει το όνομά του ως ο κοινός εκπομπός. Για ένα FET, το ανάλογο κύκλωμα ονομάζεται ενισχυτής κοινής πηγής.

Κοινά χαρακτηριστικά εκπομπού

Οπως ακριβώς κοινή διαμόρφωση βάσης Εδώ, επίσης, δύο σειρές χαρακτηριστικών καθίστανται και πάλι απαραίτητα για την πλήρη εξήγηση της φύσης της ρύθμισης common-emitter: μία για το κύκλωμα εισόδου ή εκπομπής βάσης και το επόμενο για το κύκλωμα εξόδου ή συλλέκτη-εκπομπής.

Αυτά τα δύο σύνολα φαίνονται στο σχήμα 3.14 παρακάτω:

Οι τρέχουσες κατευθύνσεις ροής για τον πομπό, τον συλλέκτη και τη βάση υποδεικνύονται σύμφωνα με τον τυπικό συμβατικό κανόνα.

Παρόλο που η διαμόρφωση έχει αλλάξει, η σχέση για την τρέχουσα ροή που καθορίστηκε στην προηγούμενη κοινή διαμόρφωση βάσης εξακολουθεί να ισχύει εδώ χωρίς καμία τροποποίηση.

Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί ως: Εγώ ΕΙΝΑΙ = Εγώ ντο + Εγώ σι και εγώ ντο = Εγώ ΕΙΝΑΙ .

Για την παρούσα διαμόρφωση κοινού εκπομπού, τα αναφερόμενα χαρακτηριστικά εξόδου είναι μια γραφική αναπαράσταση του ρεύματος εξόδου (I ντο ) έναντι της τάσης εξόδου (V ΑΥΤΟ ) για ένα επιλεγμένο σύνολο τιμών ρεύματος εισόδου (I σι ).

Τα χαρακτηριστικά εισόδου μπορούν να θεωρηθούν ως γραφική παράσταση του ρεύματος εισόδου (I σι ) έναντι της τάσης εισόδου (V ΕΙΝΑΙ ) για ένα δεδομένο σύνολο τιμών τάσης εξόδου (V ΑΥΤΟ )

Παρατηρήστε ότι τα χαρακτηριστικά του Σχ. 3.14 υποδεικνύουν την τιμή του I σι σε μικροαμπέρ, αντί για χιλιοστά για IC.

Επίσης διαπιστώνουμε ότι οι καμπύλες του I σι δεν είναι απόλυτα οριζόντια όπως αυτά που επιτεύχθηκαν για το I ΕΙΝΑΙ στη διαμόρφωση κοινής βάσης, πράγμα που σημαίνει ότι η τάση συλλέκτη-προς-εκπομπή έχει τη δυνατότητα να επηρεάσει την τιμή του ρεύματος βάσης.

Η ενεργή περιοχή για τη διαμόρφωση κοινού εκπομπού μπορεί να γίνει κατανοητή ως το τμήμα του άνω δεξιού τεταρτημορίου που κατέχει τη μεγαλύτερη ποσότητα γραμμικότητας, που σημαίνει, τη συγκεκριμένη περιοχή όπου οι καμπύλες για I σι τείνουν να είναι σχεδόν ευθεία και ομοιόμορφα απλωμένα.

Στο Σχ. 3.14α αυτή η περιοχή μπορεί να παρατηρηθεί στη δεξιά πλευρά της κάθετης διακεκομμένης γραμμής στο V Cesate και πάνω από την καμπύλη του I σι ίσο με μηδέν. Η περιοχή στα αριστερά του V Cesate είναι γνωστή ως περιοχή κορεσμού.

Εντός της ενεργής περιοχής ενός ενισχυτή κοινού εκπομπού, η σύνδεση συλλέκτη-βάσης θα είναι αντίστροφη-προκατειλημμένη, ενώ η διασταύρωση βάσης-πομπού θα είναι προκατειλημμένη.

Αν θυμάστε ότι αυτοί ήταν ακριβώς οι ίδιοι παράγοντες που παρέμειναν στην ενεργή περιοχή της κοινής βάσης εγκατάστασης. Η ενεργή περιοχή της διαμόρφωσης κοινού εκπομπού θα μπορούσε να εφαρμοστεί για ενίσχυση τάσης, ρεύματος ή ισχύος.

Η περιοχή αποκοπής για τη διαμόρφωση κοινού εκπομπού δεν φαίνεται να χαρακτηρίζεται όμορφα σε σύγκριση με εκείνη της διαμόρφωσης κοινής βάσης. Παρατηρήστε ότι στα χαρακτηριστικά του συλλέκτη του Σχ. 3.14 το I ντο δεν αντιστοιχεί πραγματικά στο μηδέν ενώ εγώ σι είναι μηδέν.

Για τη διαμόρφωση κοινής βάσης, όποτε η είσοδος τρέχει I ΕΙΝΑΙ τυχαίνει να είναι σχεδόν μηδέν, το ρεύμα συλλέκτη γίνεται ίσο μόνο με το αντίστροφο ρεύμα κορεσμού I ΤΙ , προκειμένου η καμπύλη Ι ΕΙΝΑΙ = 0 και ο άξονας τάσης ήταν ένας, για όλες τις πρακτικές εφαρμογές.

Η αιτία αυτής της διακύμανσης στα χαρακτηριστικά του συλλέκτη θα μπορούσε να αξιολογηθεί με τις κατάλληλες τροποποιήσεις των Εξ. (3.3) και (3.6). όπως δίνεται παρακάτω:

Αξιολογώντας το παραπάνω σενάριο, όπου IB = 0 A και αντικαθιστώντας μια τυπική τιμή όπως 0,996 για α, είμαστε σε θέση να επιτύχουμε ένα προκύπτον ρεύμα συλλέκτη όπως εκφράζεται παρακάτω:

Αν το θεωρήσουμε CBO ως 1 μA, το προκύπτον ρεύμα συλλέκτη με I σι = 0 A θα είναι 250 (1 μA) = 0,25 mA, όπως αναπαράγεται στα χαρακτηριστικά του σχήματος 3.14.

Σε όλες τις μελλοντικές συζητήσεις μας, το συλλεκτικό ρεύμα καθορίζεται από τον όρο I σι = 0 μA θα έχει τον συμβολισμό όπως καθορίζεται από την ακόλουθη Εξ. (3.9).

Οι συνθήκες που βασίζονται στο παραπάνω πρόσφατα εγκατεστημένο ρεύμα θα μπορούσαν να απεικονιστούν στο ακόλουθο Σχήμα 3.15 χρησιμοποιώντας τις οδηγίες αναφοράς όπως περιγράφεται παραπάνω.

Για ενεργοποίηση της ενίσχυσης με ελάχιστες παραμορφώσεις στην κοινή λειτουργία εκπομπής, η διακοπή καθορίζεται από το ρεύμα συλλέκτη I ντο = Εγώ Διευθύνων Σύμβουλος.

Σημαίνει την περιοχή ακριβώς κάτω από το I σι = 0 μA πρέπει να αποφεύγεται για την εξασφάλιση μιας καθαρής και μη παραμορφωμένης εξόδου από τον ενισχυτή.

Πώς λειτουργούν τα κοινά κυκλώματα πομπού

Σε περίπτωση που θέλετε η διαμόρφωση να λειτουργεί σαν διακόπτης λογικής, για παράδειγμα με έναν μικροεπεξεργαστή, η διαμόρφωση θα παρουσιάσει μερικά σημεία λειτουργίας: πρώτα ως σημείο αποκοπής και το άλλο ως περιοχή κορεσμού.

Το cutoff μπορεί να ρυθμιστεί ιδανικά στο I ντο = 0 mA για το καθορισμένο V ΑΥΤΟ Τάση.

Από το I Διευθύνων Σύμβουλος i Είναι συνήθως αρκετά μικρό για όλα τα BJT πυριτίου, η διακοπή θα μπορούσε να εφαρμοστεί για εναλλαγή ενεργειών όταν εγώ σι = 0 μA ή I ντο = Εγώ Διευθύνων Σύμβουλος

Εάν θυμάστε σε κοινή κοινή διαμόρφωση βάσης, το σύνολο των χαρακτηριστικών εισαγωγής καθορίστηκε περίπου μέσω μιας ισοδύναμης ευθείας γραμμής που οδηγεί στο αποτέλεσμα V ΕΙΝΑΙ = 0,7 V, για όλα τα επίπεδα I ΕΙΝΑΙ που ήταν μεγαλύτερο από 0 mA

Μπορούμε επίσης να εφαρμόσουμε την ίδια μέθοδο για μια διαμόρφωση κοινού εκπομπού, η οποία θα παράγει το κατά προσέγγιση ισοδύναμο όπως απεικονίζεται στο Σχ. 3.16.

Σχήμα 3.16 Αντιστοίχως γραμμικό ισοδύναμο για τα χαρακτηριστικά της διόδου του Σχ. 3.14b.

Το αποτέλεσμα είναι σύμφωνο με ή την προηγούμενη αφαίρεσή μας σύμφωνα με την οποία η βασική τάση εκπομπού για ένα BJT εντός της ενεργής περιοχής ή της κατάστασης ON θα είναι 0,7V, και αυτό θα διορθωθεί ανεξάρτητα από το ρεύμα βάσης.

Λύθηκε Πρακτικό Παράδειγμα 3.2

Πώς να προκαλέσετε έναν ενισχυτή Common-Emitter

Η μεροληψία ενός ενισχυτή κοινού εκπομπού θα μπορούσε να δημιουργηθεί με τον ίδιο τρόπο όπως εφαρμόστηκε για το δίκτυο κοινής βάσης .

Ας υποθέσουμε ότι είχατε ένα τρανζίστορ npn όπως υποδεικνύεται στο Σχ. 3.19α και θέλετε να επιβάλλετε μια σωστή πόλωση μέσω αυτού, προκειμένου να δημιουργήσετε το BJT στην ενεργή περιοχή.

Για αυτό θα πρέπει πρώτα να υποδείξετε το I ΕΙΝΑΙ κατεύθυνση όπως αποδεικνύεται από τα σημάδια βέλους στο σύμβολο του τρανζίστορ (βλ. Εικ. 3.19b). Μετά από αυτό, θα πρέπει να καθορίσετε τις άλλες τρέχουσες οδηγίες αυστηρά σύμφωνα με την τρέχουσα νομική σχέση του Kirchhoff: I ντο + Εγώ σι = Εγώ ΕΙΝΑΙ.

Στη συνέχεια, πρέπει να εισαγάγετε τις γραμμές τροφοδοσίας με σωστές πολικότητες που συμπληρώνουν τις οδηγίες του I σι και εγώ ντο όπως υποδεικνύεται στο Σχ. 3.19c, και τέλος ολοκληρώστε τη διαδικασία.

Με τον ίδιο τρόπο ένα pnp BJT θα μπορούσε επίσης να προκαλέσει πόλωση στην κοινή λειτουργία εκπομπής, γι 'αυτό πρέπει απλά να αντιστρέψετε όλες τις πολικότητες του Σχ. 3.19

Τυπική εφαρμογή:

Ενισχυτής τάσης χαμηλής συχνότητας

Παρακάτω παρουσιάζεται μια τυπική απεικόνιση της χρήσης ενός κυκλώματος ενισχυτή κοινού εκπομπού.

Το κύκλωμα συζευγμένο με AC λειτουργεί σαν ενισχυτής αλλαγής στάθμης. Σε αυτήν την περίπτωση, η πτώση τάσης βάσης-εκπομπής υποτίθεται ότι είναι περίπου 0,7 βολτ.

Ο πυκνωτής εισόδου C απαλλάσσει οποιοδήποτε στοιχείο DC της εισόδου, ενώ οι αντιστάσεις R1 και R2 χρησιμοποιούνται για πόλωση του τρανζίστορ για να είναι σε θέση να είναι σε ενεργή κατάσταση για ολόκληρο το εύρος της εισόδου. Η έξοδος είναι μια αναποδογυρισμένη αναπαραγωγή του συστατικού AC της εισόδου που έχει ενισχυθεί από την αναλογία RC / RE και έχει κινηθεί μέσω ενός μέτρου που αποφασίστηκε και από τις 4 αντιστάσεις.

Λόγω του γεγονότος ότι το RC είναι συνήθως αρκετά ογκώδες, η σύνθετη αντίσταση εξόδου σε αυτό το κύκλωμα θα μπορούσε να είναι πραγματικά σημαντική. Για να ελαχιστοποιηθεί αυτή η ανησυχία, το RC διατηρείται όσο μικρότερο μπορεί να είναι συν ο ενισχυτής συνοδεύεται από ένα ρυθμιστικό τάσης όπως ένας ακόλουθος εκπομπού.

Κυκλώματα ραδιοσυχνοτήτων

Ενισχυτές κοινού εκπομπού μερικές φορές χρησιμοποιούνται επίσης σε κυκλώματα ραδιοσυχνοτήτων , όπως για την ενίσχυση των αδύναμων σημάτων που λαμβάνονται μέσω μιας κεραίας. Σε τέτοιες περιπτώσεις αντικαθίσταται συνήθως από την αντίσταση φορτίου που περιλαμβάνει συντονισμένο κύκλωμα.

Αυτό μπορεί να επιτευχθεί για τον περιορισμό του εύρους ζώνης σε κάποια λεπτή ζώνη δομημένη σε όλη την επιθυμητή συχνότητα λειτουργίας.

Επιπλέον στο σημείο, επιτρέπει στο κύκλωμα να λειτουργεί σε μεγαλύτερες συχνότητες, επειδή το συντονισμένο κύκλωμα του επιτρέπει να συντονίζει οποιεσδήποτε χωρητικότητα μεταξύ ηλεκτροδίων και λειτουργίας, που γενικά απαγορεύουν την απόκριση συχνότητας. Οι συνηθισμένοι πομποί μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ευρέως ως ενισχυτές χαμηλού θορύβου.