Common Emitter Amplifier - Eigenschaften, Vorspannung, gelöste Beispiele

Diese Konfiguration wird als Common-Emitter-Konfiguration bezeichnet, da hier der Emitter als gemeinsamer negativer Anschluss für das Eingangsbasissignal und die Ausgangslast verwendet wird. Mit anderen Worten, der Emitteranschluss wird zum Referenzanschluss sowohl für die Eingangs- als auch für die Ausgangsstufe (was bedeutet, dass sowohl der Basis- als auch der Kollektoranschluss gemeinsam sind).

Ein gemeinsamer Emitterverstärker ist die am häufigsten verwendete Transistorkonfiguration, die in Abb. 3.13 für pnp- und npn-Transistoren dargestellt ist.

Grundsätzlich wird hier der Transistor-Basisanschluss als Eingang verwendet, der Kollektor wird als Ausgang konfiguriert und der Emitter ist beiden gemeinsam verdrahtet (wenn der Transistor beispielsweise NPN ist, kann der Emitter mit der Erdungsleitungsreferenz verbunden werden). daher erhält es seinen Namen als gemeinsamer Emitter. Bei einem FET wird die analoge Schaltung als Common-Source-Verstärker bezeichnet.

Gemeinsame Emittereigenschaften

So wie gemeinsame Basiskonfiguration Auch hier werden wieder zwei Bereiche von Eigenschaften wesentlich, um die Natur des Common-Emitter-Aufbaus vollständig zu erklären: einer für die Eingangs- oder Basis-Emitter-Schaltung und der nächste für die Ausgangs- oder Kollektor-Emitter-Schaltung.

Diese beiden Sätze sind in Abb. 3.14 dargestellt:

Die Stromflussrichtungen für den Emitter, den Kollektor und die Basis werden gemäß der herkömmlichen Standardregel angegeben.

Obwohl sich die Konfiguration geändert hat, gilt die Beziehung für den Stromfluss, die in unserer vorherigen gemeinsamen Basiskonfiguration festgelegt wurde, hier weiterhin ohne Änderungen.

Dies kann dargestellt werden als: ich IS = Ich C. + I. B. und ich C. = Ich IS .

Für unsere derzeitige Konfiguration mit gemeinsamem Emitter sind die angegebenen Ausgangseigenschaften eine grafische Darstellung des Ausgangsstroms (I. C. ) gegen Ausgangsspannung (V. DIES ) für einen ausgewählten Satz von Werten des Eingangsstroms (I. B. ).

Die Eingangseigenschaften können als Auftragung des Eingangsstroms angesehen werden (I. B. ) gegen die Eingangsspannung (V. SEIN ) für einen gegebenen Satz von Ausgangsspannungswerten (V. DIES )

Beachten Sie, dass die Eigenschaften von Abb. 3.14 den Wert von I angeben B. in Mikroampere anstelle von Milliampere für IC.

Auch finden wir, dass die Kurven von I. B. sind nicht perfekt horizontal wie die für mich erreichten IS in der Common-Base-Konfiguration, was impliziert, dass die Kollektor-Emitter-Spannung den Wert des Basisstroms beeinflussen kann.

Der aktive Bereich für die Common-Emitter-Konfiguration kann als der Abschnitt des oberen rechten Quadranten verstanden werden, der die größte Linearität besitzt, dh den spezifischen Bereich, in dem die Kurven für I liegen B. neigen dazu, praktisch gerade und gleichmäßig verteilt zu sein.

In Abb. 3.14a war dieser Bereich auf der rechten Seite der vertikalen gestrichelten Linie bei V zu sehen Cesate und über die Kurve von I. B. gleich Null. Die Region links von V. Cesate ist als Sättigungsbereich bekannt.

Innerhalb des aktiven Bereichs eines Verstärkers mit gemeinsamem Emitter ist der Kollektor-Basis-Übergang in Sperrrichtung vorgespannt, während der Basis-Emitter-Übergang in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist.

Wenn Sie sich erinnern, waren dies genau die gleichen Faktoren, die im aktiven Bereich des Common-Base-Setups bestehen blieben. Der aktive Bereich der Common-Emitter-Konfiguration könnte für die Spannungs-, Strom- oder Leistungsverstärkung implementiert werden.

Der Grenzbereich für die Common-Emitter-Konfiguration scheint im Vergleich zu dem der Common-Base-Konfiguration nicht gut charakterisiert zu sein. Beachten Sie, dass in den Kollektoreigenschaften von Abb. 3.14 das I. C. entspricht nicht wirklich Null, während ich B. ist Null.

Für die Common-Base-Konfiguration, wann immer der Eingangsstrom I. IS zufällig nahe Null ist, wird der Kollektorstrom nur gleich dem umgekehrten Sättigungsstrom I. WAS , damit die Kurve I. IS = 0 und die Spannungsachse waren für alle praktischen Anwendungen eins.

Die Ursache für diese Variation der Kollektoreigenschaften könnte mit den entsprechenden Modifikationen von Gl. (3.3) und (3.6). wie unten angegeben:

Wenn wir das oben diskutierte Szenario mit IB = 0 A bewerten und einen typischen Wert wie 0,996 für α ersetzen, können wir einen resultierenden Kollektorstrom erzielen, wie unten ausgedrückt:

Wenn wir mich überlegen CBO als 1 μA ergibt sich der resultierende Kollektorstrom mit I. B. = 0 A wäre 250 (1 μA) = 0,25 mA, wie in den Eigenschaften von Abb. 3.14 wiedergegeben.

In all unseren zukünftigen Diskussionen wird der Kollektorstrom durch die Bedingung I ermittelt B. = 0 μA hat die Notation gemäß der folgenden Gl. (3.9).

Die Bedingungen, die auf dem obigen neu hergestellten Strom basieren, könnten in der folgenden Abbildung 3.15 unter Verwendung der oben beschriebenen Referenzrichtungen dargestellt werden.

Um eine Verstärkung mit minimalen Verzerrungen im Common-Emitter-Modus zu ermöglichen, wird die Abschaltung durch den Kollektorstrom I festgelegt C. = Ich VORSITZENDER.

Es bedeutet das Gebiet direkt unter I. B. = 0 μA sollten vermieden werden, um einen sauberen und unverzerrten Ausgang des Verstärkers zu gewährleisten.

Wie gängige Emitterschaltungen funktionieren

Wenn Sie möchten, dass die Konfiguration wie ein Logikschalter funktioniert, z. B. mit einem Mikroprozessor, enthält die Konfiguration einige Beispiele Sehenswürdigkeiten von Interesse: zuerst als Grenzpunkt und der andere als Sättigungsbereich.

Der Cutoff kann idealerweise auf I eingestellt werden C. = 0 mA für das angegebene V. DIES Stromspannung.

Seit dem ich CEO i s normalerweise ziemlich klein für alle Silizium-BJTs, könnte der Cut-Off für Schaltaktionen implementiert werden, wenn ich B. = 0 μA oder I. C. = Ich Vorsitzender

Wenn Sie sich an eine gemeinsame Basiskonfiguration erinnern, wurde der Satz von Eingangseigenschaften ungefähr durch ein gerades Äquivalent festgelegt, das zum Ergebnis V führt SEIN = 0,7 V für alle Pegel von I. IS das war größer als 0 mA

Wir können dieselbe Methode auch für eine Common-Emitter-Konfiguration anwenden, die das ungefähre Äquivalent ergibt, wie in Abb. 3.16 dargestellt.

Abbildung 3.16 Stückweise lineares Äquivalent für die Diodeneigenschaften von Abb. 3.14b.

Das Ergebnis entspricht oder unserem vorherigen Abzug, wonach die Basisemitterspannung für einen BJT innerhalb des aktiven Bereichs oder des EIN-Zustands 0,7 V beträgt, und dies wird unabhängig vom Basisstrom festgelegt.

Gelöstes praktisches Beispiel 3.2

So spannen Sie einen Common-Emitter-Verstärker vor

Eine geeignete Vorspannung eines Verstärkers mit gemeinsamem Emitter könnte auf die gleiche Weise hergestellt werden, wie sie für die implementiert wurde Common-Base-Netzwerk .

Angenommen, Sie hatten einen npn-Transistor, wie in Abb. 3.19a gezeigt, und wollten eine korrekte Vorspannung durch ihn erzwingen, um den BJT im aktiven Bereich zu etablieren.

Dazu müssten Sie zunächst das I angeben IS Richtung wie durch die Pfeilmarkierungen im Symbol des Transistors angegeben (siehe Abb. 3.19b). Danach müssten Sie die anderen aktuellen Richtungen streng nach Kirchhoffs aktuellem Rechtsverhältnis festlegen: I. C. + I. B. = Ich IS.

Anschließend müssen Sie die Versorgungsleitungen mit den richtigen Polaritäten einführen, die die Richtungen von I ergänzen B. und ich C. wie in Abb. 3.19c gezeigt, und schließen Sie das Verfahren ab.

In ähnlicher Weise könnte ein pnp-BJT auch in seinem gemeinsamen Emittermodus vorgespannt werden. Dazu müssen Sie lediglich alle Polaritäten von Abb. 3.19 umkehren

Typische Anwendung:

Niederfrequenz-Spannungsverstärker

Eine Standarddarstellung der Verwendung einer Verstärkerschaltung mit gemeinsamem Emitter ist unten gezeigt.

Die AC-gekoppelte Schaltung funktioniert wie ein Pegelumsetzerverstärker. In dieser Situation soll der Basis-Emitter-Spannungsabfall etwa 0,7 Volt betragen.

Der Eingangskondensator C entfernt jegliches Gleichstromelement des Eingangs, während die Widerstände R1 und R2 zum Vorspannen des Transistors verwendet werden, damit dieser für den gesamten Bereich des Eingangs in einem aktiven Zustand ist. Der Ausgang ist eine verkehrte Replikation der Wechselstromkomponente des Eingangs, die durch das Verhältnis RC / RE verstärkt und durch eine von allen 4 Widerständen festgelegte Maßnahme bewegt wurde.

Aufgrund der Tatsache, dass RC normalerweise ziemlich massiv ist, könnte die Ausgangsimpedanz auf dieser Schaltung wirklich beträchtlich sein. Um diese Bedenken zu minimieren, wird RC so klein wie möglich gehalten und der Verstärker wird von einem Spannungspuffer wie einem Emitterfolger begleitet.

Hochfrequenzschaltungen

Common-Emitter-Verstärker werden manchmal auch in verwendet Hochfrequenzschaltungen B. um schwache Signale zu verstärken, die durch eine Antenne empfangen werden. In solchen Fällen wird es üblicherweise durch den Lastwiderstand ersetzt, der eine abgestimmte Schaltung enthält.

Dies kann erreicht werden, um die Bandbreite auf ein dünnes Band zu beschränken, das über die gewünschte Betriebsfrequenz strukturiert ist.

Darüber hinaus ermöglicht es der Schaltung, bei größeren Frequenzen zu arbeiten, da die abgestimmte Schaltung es ihr ermöglicht, alle Zwischenelektroden- und Weglaufkapazitäten in Resonanz zu bringen, die im Allgemeinen den Frequenzgang verbieten. Übliche Emitter können auch häufig als rauscharme Verstärker verwendet werden.