Bežný zosilňovač vysielania - charakteristiky, predpätie, vyriešené príklady

Táto konfigurácia je známa ako konfigurácia spoločného vysielača, pretože tu sa vysielač používa ako spoločná záporná svorka pre vstupný základný signál a výstupné zaťaženie. Inými slovami, emitorový terminál sa stáva referenčným terminálom pre vstupný aj výstupný stupeň (čo je spoločné pre základný aj kolektorový terminál).

Spoločný emitorový zosilňovač je najbežnejšie používanou konfiguráciou tranzistorov, ktorú je možné vidieť na obrázku 3.13 nižšie pre tranzistory pnp aj npn.

V zásade sa tu používa vstupná svorka tranzistora ako vstup, kolektor je nakonfigurovaný ako výstup a vysielač je zapojený spoločne pre obidva typy (napríklad ak je tranzistor NPN, môže byť vysielač pripojený k referenčnej zemnej linke), preto dostane meno ako spoločný žiarič. Pre FET sa analogický obvod označuje ako zosilňovač spoločného zdroja.

Spoločné charakteristiky vysielača

Rovnako ako spoločná základná konfigurácia tu sa tiež opäť stávajú nevyhnutnými dva rozsahy charakteristík na úplné vysvetlenie podstaty nastavenia spoločného vysielača: jeden pre vstupný obvod alebo obvod báza-emitor a ďalší pre výstupný obvod alebo obvod kolektora-emitor.

Tieto dve sady sú zobrazené na obrázku 3.14 nižšie:

Smery prúdenia prúdu pre žiarič, kolektor a základňu sú uvedené podľa štandardného konvenčného pravidla.

Aj keď sa konfigurácia zmenila, vzťah pre aktuálny tok, ktorý bol stanovený v našej predchádzajúcej spoločnej základnej konfigurácii, tu stále platí bez akýchkoľvek úprav.

Môže to byť vyjadrené ako: Ja JE = Ja C. + Ja B a ja C. = Ja JE .

Pre našu súčasnú konfiguráciu spoločného vysielača sú indikované výstupné charakteristiky grafickým znázornením výstupného prúdu (I C. ) oproti výstupnému napätiu (V TOTO ) pre vybranú množinu hodnôt vstupného prúdu (I B ).

Vstupné charakteristiky možno považovať za vykreslenie vstupného prúdu (I B ) proti vstupnému napätiu (V BE ) pre danú množinu hodnôt výstupného napätia (V TOTO )

Všimnite si, že charakteristika na obrázku 3.14 naznačuje hodnotu I B v mikroampéroch, namiesto miliampérov pre IC.

Tiež sme zistili, že krivky I B nie sú úplne vodorovné ako tie, ktoré sa dosiahli pre I JE v konfigurácii spoločnej základne, z čoho vyplýva, že napätie kolektora k emitoru má schopnosť ovplyvňovať hodnotu základného prúdu.

Aktívnu oblasť pre konfiguráciu spoločného vysielača môžeme chápať ako časť pravého horného kvadrantu, ktorá vlastní najväčšiu mieru linearity, čo znamená konkrétnu oblasť, kde sú krivky pre I B bývajú prakticky rovné a rovnomerne rozložené.

Na obr. 3.14a je možné túto oblasť vidieť na pravej strane zvislej prerušovanej čiary pri V Cesate a cez krivku ja B rovná sa nule. Región vľavo od V Cesate je známa ako oblasť nasýtenia.

V aktívnej oblasti zosilňovača spoločného vysielača bude spojenie kolektor-základňa spätne predpäté, zatiaľ čo spojenie základňa-vysielač bude predpäté dopredu.

Ak si pamätáte, boli to úplne rovnaké faktory, ktoré pretrvávali v aktívnej oblasti nastavenia spoločnej základne. Aktívna oblasť konfigurácie spoločného vysielača by mohla byť implementovaná na zosilnenie napätia, prúdu alebo výkonu.

Zdá sa, že hraničná oblasť pre konfiguráciu spoločného vysielača nie je pekne charakterizovaná v porovnaní s oblasťou konfigurácie spoločnej základne. Všimnite si, že v charakteristikách kolektora na obrázku 3.14 je I C. v skutočnosti nezodpovedá nule, zatiaľ čo ja B je nula.

Pre konfiguráciu common-base, kedykoľvek je vstupný prúd I JE náhodou sa blíži k nule, kolektorový prúd sa rovná iba reverznému saturačnému prúdu I ČO , aby krivka I JE = 0 a napäťová os boli jedny pre všetky praktické aplikácie.

Príčinu tejto zmeny charakteristík kolektora je možné vyhodnotiť príslušnými úpravami ekv. (3.3) a (3.6). ako je uvedené nižšie:

Posúdením vyššie diskutovaného scenára, kde IB = 0 A, a nahradením typickej hodnoty ako 0,996 pre α, sme schopní dosiahnuť výsledný kolektorový prúd, ako je uvedené nižšie:

Ak vezmeme do úvahy I CBO ako 1 μA, výsledný kolektorový prúd s I B = 0 A by bol 250 (1 μA) = 0,25 mA, ako je reprodukované v charakteristikách na obr. 3.14.

Vo všetkých našich budúcich diskusiách bol prúd kolektora stanovený stavom I B = 0 μA bude mať zápis určený nasledujúcou rovnicou. (3,9).

Podmienky založené na vyššie uvedenom novo vznikajúcom prúde je možné vizualizovať na nasledujúcom obrázku 3.15 pomocou jeho referenčných smerov, ako je uvedené vyššie.

Pre umožnenie zosilnenia s minimálnymi skresleniami v spoločnom režime emitora je medzná hodnota stanovená kolektorovým prúdom I C. = Ja Generálny riaditeľ.

Znamená to oblasť tesne pod I B Pre zaistenie čistého a neskresleného výstupu zo zosilňovača je potrebné vyhnúť sa hodnote 0 μA.

Ako fungujú bežné vysielacie obvody

Ak chcete, aby konfigurácia fungovala ako logický prepínač, napríklad s mikroprocesorom, bude obsahovať niekoľko body záujmu: prvý ako hraničný bod a druhý ako oblasť nasýtenia.

Medzná hodnota môže byť ideálne nastavená na I C. = 0 mA pre špecifikovaný V TOTO Napätie.

Keďže ja Generálny riaditeľ i s je zvyčajne dosť malý pre všetky kremíkové BJT, prerušenie by sa mohlo implementovať pre spínacie akcie, keď ja B = 0 μA alebo I C. = Ja Generálny riaditeľ

Ak si spomeniete na von z bežnej základnej konfigurácie, množina vstupných charakteristík bola približne stanovená prostredníctvom priamkového ekvivalentu, ktorý viedol k výsledku V BE = 0,7 V pre všetky úrovne I JE ktorá bola väčšia ako 0 mA

Rovnakú metódu môžeme použiť aj pre konfiguráciu spoločného vysielača, ktorá vytvorí približný ekvivalent, ako je znázornené na obr. 3.16.

Obrázok 3.16 Kusovo-lineárny ekvivalent pre charakteristiky diódy na obrázku 3.14b.

Výsledok je v súlade s našim predchádzajúcim odpočtom, podľa ktorého bude napätie základného vysielača pre BJT v aktívnej oblasti alebo v stave ZAPNUTÉ 0,7 V a bude opravené bez ohľadu na základný prúd.

Vyriešený praktický príklad 3.2

Ako ovplyvňovať zosilňovač bežného vysielača

Predpätie zosilňovača bežného vysielača sa dalo primerane stanoviť rovnakým spôsobom, aký sa implementoval pre spoločná základná sieť .

Predpokladajme, že máte npn tranzistor, ako je to znázornené na obr. 3.19a, a chceli by ste cez neho vynútiť správne predpätie, aby ste vytvorili BJT v aktívnej oblasti.

Z tohto dôvodu by ste museli najskôr označiť I JE smer, čo dokazujú šípkové značky v symbole tranzistora (pozri obr. 3.19b). Potom by ste vyžadovali ustanovenie ďalších súčasných smerníc striktne podľa súčasných právnych vzťahov Kirchhoffa: I C. + Ja B = Ja JE.

Následne musíte zaviesť napájacie vedenia so správnymi polaritami, ktoré dopĺňajú smery I B a ja C. 3.19c, a nakoniec ukončite postup.

Podobným spôsobom môže byť pnp BJT tiež ovplyvnený v jeho spoločnom režime vysielača, preto musíte jednoducho obrátiť všetky polarity na obr. 3.19

Typická aplikácia:

Nízkofrekvenčný zosilňovač napätia

Štandardná ilustrácia použitia zosilňovacieho obvodu spoločného vysielača je uvedená nižšie.

Obvod prepojený so striedavým prúdom funguje ako zosilňovač posunutia úrovne. V tejto situácii sa predpokladá, že pokles napätia medzi základňou a emitorom bude okolo 0,7 voltu.

Vstupný kondenzátor C sa zbaví ľubovoľného jednosmerného prvku na vstupe, zatiaľ čo odpory R1 a R2 sa používajú na predpätie tranzistora, aby sa umožnil jeho aktívny stav pre celý rozsah vstupu. Výstupom je prevrátená replikácia striedavej zložky vstupu, ktorá bola posilnená pomerom RC / RE a presunutá cez mieru rozhodnutú všetkými 4 rezistormi.

Pretože RC je zvyčajne dosť masívny, výstupná impedancia na tomto obvode môže byť skutočne značná. Aby sa minimalizovala táto obava, RC je udržiavaný na čo najmenšej hodnote a zosilňovač je sprevádzaný napäťovou vyrovnávacou pamäťou, ako je sledovač emitorov.

Vysokofrekvenčné obvody

Zosilňovače bežného vysielača sa niekedy používajú aj v vysokofrekvenčné obvody , napríklad na zosilnenie slabých signálov prichádzajúcich cez anténu. V takýchto prípadoch je obvykle nahradený záťažovým rezistorom, ktorý obsahuje ladený obvod.

To sa dá dosiahnuť tak, že sa šírka pásma obmedzí na nejaké tenké pásmo štruktúrované v rámci požadovanej prevádzkovej frekvencie.

Navyše, umožňuje to obvodu pracovať na vyšších frekvenciách, pretože vyladený obvod umožňuje rezonovať akékoľvek medzielektródové a priebežné kapacity, ktoré všeobecne zakazujú frekvenčnú odozvu. Bežné žiariče sa tiež môžu široko používať ako nízkošumové zosilňovače.