Cascada emițătorului comun

Când un tranzistor bipolar este pornit într-un circuit cu emițător comun (CE), semnalul de intrare este aplicat la bază în raport cu emițătorul, iar semnalul de ieșire este preluat de la colector în raport cu emițătorul. În acest caz, semnalul de ieșire este inversat față de intrare (pentru un semnal armonic cu o frecvență nu foarte înaltă , faza semnalului de ieșire este deplasată față de intrare cu 180 °, la frecvențe înalte defazatul diferă de 180 ° datorită inerţiei tranzistorului).

Această includere a tranzistorului vă permite să obțineți cel mai mare câștig de putere , deoarece atât curentul, cât și tensiunea sunt amplificate.

O descriere generală a includerii unui tranzistor conform circuitului OE

Tranzistoarele bipolare, spre deosebire de tranzistoarele cu efect de câmp, sunt dispozitive controlate de curentul de bază. Tensiunea la joncțiunea bază-emițător polarizat direct rămâne aproape constantă și depinde de materialul semiconductor, pentru germaniu aproximativ 0,2 V, pentru siliciu aproximativ 0,65 V, dar tensiunea de control este aplicată cascadei în sine.

Curentul de bază, colector și emițător și alte curenți și tensiuni de pe electrozii tranzistorului pot fi calculate folosind legea lui Ohm și regulile lui Kirchhoff pentru un circuit ramificat cu mai multe bucle.

Curenții din tranzistor sunt legați prin următoarele relații:

conform regulii Kirchhoff pentru noduri, suma algebrică a tuturor celor trei curenți ( este curentul emițătorului, curentul colectorului și respectiv curentul de bază) este egală cu zero: $I_{e},\I_{c},\I_{b)$

\sum _{k=1}^{3}I_{k}=0,

I_{c}=I_{b}\cdot \beta ,

I_{e}=I_{c}+I_{b}=I_{b}\cdot (\beta +1),

unde este câștigul de curent al tranzistorului într-un circuit cu un emițător comun sau coeficientul de transfer de curent al colectorului de bază;

\beta =\alpha /(1-\alpha )

\alpha =I_{c}/I_{e}

este coeficientul de transfer al curentului emițător sau coeficientul de transfer al curentului emițător-colector.

Câștig curent : $K_{I}$

K_{I}=I_{out}/I_{in}=I_{c}/I_{b}=I_{c}/(I_{e}-I_{c})=\alpha /(1 -\alpha )=\beta ,\ \ \beta \gg 1.

impedanta de intrare : $R_{{in}}$

R_{in}=U_{in}/I_{in}=U_{fi}/I_{b}.

Cea mai simplă etapă de amplificare cu un emițător comun

Figura 1 prezintă cea mai simplă etapă cu emițător comun și conexiunea acesteia la sursele de semnal, putere și sarcină.

Cascada este formată din:

tranzistor ; $VT1$
rezistența de bază , care stabilește polarizarea inițială DC a tranzistorului; $R_{b)$
rezistor , care convertește modificarea curentului colectorului într-o tensiune care se schimbă sincron pe colector și, de asemenea, setează poziția punctului inițial de funcționare pentru curent. $R_{c}$

Pentru a elimina componenta constantă a semnalului de intrare, sursa de semnal este conectată la intrarea cascadei printr-un condensator de izolare . În același scop, ieșirea cascadei este conectată la sarcină printr-un condensator . Deoarece condensatorii introduc reactanță suplimentară în circuitele de intrare și ieșire , reduc coeficientul de transfer al cascadei la frecvențe joase, dar prin alegerea unor valori suficient de mari ale capacităților lor, această scădere poate fi redusă. $C_{P1}$ $R_{H}$ $C_{P2}$

Sarcina cascadei, prezentată în diagramă ca rezistor , poate reprezenta diverse dispozitive sau circuite, de exemplu, un difuzor electrodinamic , un indicator, intrarea unui alt amplificator etc. $R_{H}$

Modul de funcționare al cascadei

În modul de amplificare activ, tranzistorul este deschis, tensiunea de pe colectorul său, în absența unui semnal de intrare, pentru a extinde domeniul dinamic, este aproximativ jumătate din tensiunea de alimentare - poziția punctului inițial de funcționare, stabilită de bază. curent care trece prin rezistor . $VT1$ $E_{P}$ $R_{b)$

Tensiunea constantă la bază în raport cu emițătorul de la semnalul de intrare se modifică puțin și este de aproximativ 0,2 V pentru germaniu și 0,65 V pentru tranzistoarele cu siliciu. Constanța aproximativă a tensiunii se explică prin faptul că dependența sa de curentul de bază este logaritmică. $U_{{fi}}$ $U_{{fi}}$

Având în vedere acest lucru, în modul, tensiunea de pe colector la constantă este complet determinată de curentul care curge în bază prin rezistor : $R_{c}$ $R_{b)$

U_{c}=E_{P}-I_{c}R_{c}=E_{P}-\beta I_{b}R_{c)

=E_{P}-\beta R_{c}{\frac {E_{P}-U_{fi}}{R_{b}}},

unde este câștigul de curent al tranzistorului într-un circuit cu un emițător comun.

\beta

VT1

Astfel, pentru a obține o tensiune pe colector în regim de repaus , la o valoare dată , este necesară setarea rezistenței în circuitul de bază egală cu: $U_{c}$ $R_{c}$ $R_{b)$

R_{b}=\beta R_{c}{\frac {E_{P}-U_{be}}{E_{P}-U_{c}}}.

Rezistențele de intrare și de ieșire ale cascadei

Rezistențele de intrare și de ieșire ale cascadei sunt egale: $R_{{in}}$ $R_{{out}}$

R_{in}=R_{b}||r_{b}={\frac {R_{b}r_{b}}{R_{b}+r_{b}}},

R_{out}=R_{c}||r_{c}={\frac {R_{c}r_{c}}{R_{c}+r_{c}}},

unde și sunt rezistențele interne ale bazei și respectiv ale colectorului tranzistorului. Simbolul este prescurtat pentru conexiunea paralelă a rezistențelor.

r_{b}

r_{c}

||

Amplificarea semnalului

Semnalul sursei intră în intrarea scenei prin rezistența internă a sursei conectate în serie și rezistența de intrare a scenei , provocând curentul de intrare: $U_{G}$ $R_{G}$ $R_{{in}}$

I_{b}^{\sim }={\frac {U_{G}}{R_{G}+R_{in}}}.

Având în vedere că sarcina de curent alternativ în circuitul colectorului este rezistența, avem:

R_{H}^{'}=R_{H}||R_{out}={\frac {R_{H}R_{out}}{R_{H}+R_{out}}},

Tensiunea de ieșire a etapei poate fi scrisă astfel:

U_{out}=I_{c}^{\sim }R_{H}^{'}=\beta I_{b}^{\sim }R_{H}^{'}={\frac { \beta U_{G}R_{H}^{'}}{R_{G}+R_{in}}},

și câștigul de tensiune : $K_{U}$

K_{U}={\frac {U_{out}}{U_{G}}}={\frac {\beta R_{H}^{'}}{R_{G}+R_{in}}}} .

Avantajele cascadei cu OE

Câștig mare de curent.
Câștig mare de tensiune.
Cel mai mare câștig de putere dintre toate etapele.
O singură sursă de alimentare este suficientă pentru alimentare.

Defecte

Gamă de frecvență mai îngustă în comparație cu circuitele de bază comună sau colector comun datorită influenței capacității de bază a colectorului care provoacă efectul Miller .
Tensiunea AC de ieșire este inversată față de intrare.

Modul cheie al cascadei este cu un emițător comun

Când punctul de funcționare este deplasat la una dintre cele două stări extreme ale caracteristicii de curgere - fie la modul de întrerupere a curentului de colector, fie la modul de saturație al tranzistorului, cascada cu OE dobândește proprietăți cheie și are două stări. În același timp, cascada funcționează într-un mod cheie, ca un releu (stări închis, deschis) și este folosit ca un invertor logic în elemente logice , controlul releelor electromagnetice , lămpi cu incandescență , etc. poate fi considerat în mod formal normal închis (deschis) și normal deschis (închis), acest lucru este determinat de poziția punctului de funcționare - cutoff sau saturație.

Vezi și

Link -uri

Amplificatoare cu tranzistori
Tranzistoare bipolare	emițător comun cu colector comun cu baza comuna
FET-uri	cu o scurgere comună cu o sursă comună cu poarta comuna
Etape de tranzistor	Pereche Darlington (tranzistor „compozit”) Pereche de Shiklai Cascada diferențială Amplificator Cascode