Транзистор с общей базой: СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА

Каскад с общей базой | Основы электроакустики

 

Каскад с общей базой

Различают три основные схемы включения транзисто­ра в усилительных каскадах – с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором . Общий электрод (в данном случае база) по переменному току должен быть заземлен Часть электронов теряется в базе, например, вследст­вие рекомбинации (взаимной нейтрализации противопо­ложных по знаку зарядов) электронов и дырок. Эти потери учитываются коэффициентом передачи тока эмиттера а. Так что при включении транзистора с общей базой посто­янный ток коллектора оказывается равным где 1К0 – неуправляемый ток коллектора (или обратный ток коллекторного перехода). Ток базы при этом равен 1Б = 1Э – 1к, т. е. мал, поскольку при а близком к 1 ток коллектора не намного меньше тока эмиттера.Если переменное напряжение на входе усилительного каскада на биполярном транзисторе UBX не равно нулю, то наряду с постоянной составляющей тока эмиттера появля­ется его переменная составляющая. В результате появля­ется и переменная составляющая тока коллектора. Проте­кая через резистор RK, она создает на нем переменную составляющую выходного напряжения. Если сопротивле­ние RK велико, то она может в сотни и тысячи раз превосходить UBX. Таким образом, каскад с общей базой, не усиливая ток, может усиливать напряжение и соответ­ственно и мощность.Итак, усиление по напряжению в каскаде с общей базой обусловлено тем, что переменная составляющая входного тока переносится из низкоомной цепи эмиттера в намного более высокоомную цепь коллектора. Так что коэффициент усиления оказывается близким к отноше­нию сопротивлений коллекторной и эмиттерной цепей. При этом сопротивление эмиттерной цепи (входное со­противление) очень мало, поскольку эмиттерный переход открыт. Примерно оно равно <рт/1э, где (рт — температур­ный потенциал (его значение при комнатных температу­рах порядка 25 мВ, так что при токе эмиттера 1э = 1 мА входное сопротивление будет равно всего 25 Ом). К сожалению, из-за конечного времени пролета носи­телями области базы у каскада с общим эмиттером усиле­ние на высоких частотах начинает снижаться. Оно пони­жается на 3 дБ, если частота усиливаемого сигнала достигает частоты fa (эта частота называется граничной частотой транзистора в схеме с общей базой). Многие современные транзисторы имеют fa порядка сотен МГц и выше. Емкос­ти монтажа и самого транзистора могут также ухудшить усиление на высоких частотах.

За что мы так не любим транзисторный усилитель с общей базой  Мифом № 1 является то, что довольно сложно организовать цепи питания такого каскада, вплоть до того,
что требуется дополнительный источник питания. Мало того, что такое мнение бытует среди радиолюбителей, так оно усиленно поддерживается в технической литературе. Откройте учебник с описанием работы каскада с ОБ. Первое, что вы увидите, так это горизонтальное расположение транзистора с двумя источниками питания: один в коллекторной цепи, другой в эмиттерной. После прочтения такого материала сразу пропадает какое-либо желание иметь дело с этим каскадом. Развеем этот миф. На верхнем рисунке вы видите знакомую вам схему с общим эмиттером. Легким движением мыши поворачиваем его вокруг оси и преобразуем в каскад с общей базой. По постоянному току все цепи остаются прежними. Базу по переменному току заземляем с помощью конденсатора Сф, входной сигнал подаем на эмиттер, выходной остается на прежнем месте. Каскад с общей базой готов, никаких трудностей с питанием не возникло, тем более с двумя источниками.  С включением транзистора мы разобрались, теперь приступим к изучению его работы, где мифов также достаточно.

Как же работает усилитель с общей базой?  Рассмотрим упрощенную схему включения транзистора с общей базой. Направления токов показаны условно, символизируя, что вход –  это эмиттер, выход – коллектор, часть тока ответвляется в базу.
Сразу оговорю упрощения и допущения. Обратные токи переходов, ввиду их малости, я не рассматриваю. Для понимания принципа работы и инженерных расчетов это приемлемо. Коэффициент передачи тока для каскада с общей базой меньше единицы, т.к. часть эмиттерного тока ответвляется в базу: Iэ – Iб = Iк. Соотношение токов имеет величину Iк = α * Iэ , где α< 1 -коэффициент передачи по току для ОБ.
В современных транзисторах коэффициент α близок к единице (0.98 – 0.99), поэтому в практических расчетах можно считать Iэ = Iк.  Отсутствие усиления по току совершенно не мешает получить от такого каскада усиление по напряжению, причем, немалое. Существует ещё один миф, что входное сопротивление каскада определяется резистором Rэ , который обязательно должен иметь маленький номинал.  Но это не так. Входным током каскада является ток эмиттера транзистора, поэтому входное сопротивление в основном определяется  сопротивлением эмиттерного перехода rэ = 25 /Iэ = 25Ом при токе 1мА (собственное сопротивление базы транзистора rб вносит небольшой вклад).
Ток, протекая от входной цепи к выходной, практически не изменяется, поэтому, на резисторах rэ и Rк, он создает падения напряжения пропорциональные величинам этих сопротивлений. Если Rк = 3кОм, то отношение Ku = Rк /rэ составит более 100 – это и есть коэффициент усиления по напряжению.   Таким образом, недостатками каскада являются низкое входное сопротивление и отсутствие усиления по току, но более высокая граничная частота усиления и большее выходное сопротивление. Также каскад имеет более высокую линейность по сравнению с ОЭ. Не верьте утверждениям некоторых писателей, что каскад с общей базой имеет низкое выходное сопротивление в сравнении с другими схемами.
Практические соображения по толкованию работы каскада (усилителя) с общей базой
Для работы n-p-n транзистора необходимо, чтобы потенциал базы был положительным по отношению к эмиттеру, поэтому для открытия транзистора надо эмиттер “утянуть” в минус, т.е входное напряжение должно быть отрицательным.  Проанализируем работу каскада на постоянном токе. Эмиттер транзистора с ОБ представляет собой точку с очень низким (динамическим) входным сопротивлением (около 25 Ом при токе 1мА). Поэтому можно принять, что напряжение в ней практически не меняется при изменении входного тока, (этакий виртуальный 0).
В связи с этим, предлагаю рассматривать каскад с ОБ как преобразователь ток-напряжение. Преобразование входного сигнала в выходной происходит как бы в два этапа:
– Сначала генерируем входной ток в эмиттер Iвх = (Uвх- 0.6) /Rэ,
– Затем в коллекторной нагрузке получаем падение напряжения, обусловленное этим током Uвых = Iвх * Rк (мы приняли, что Iвх = Iвых).  Не забываем, что при протекании входного тока напряжение на эмиттере будет равно прямому падению напряжения на переходе – 0.6 В. В исходном состоянии транзистор закрыт, напряжение на коллекторе равно Uпит. При подаче на вход отрицательного напряжения транзистор начинает открываться, через него протекает ток, который создает падение напряжения на коллекторном резисторе. Потенциал коллектора понижается и в пределе станет равным 0. Максимальный ток транзистора при Uк = 0 составляет: Iмакс = Uпит /Rк. Сделаем конкретный пример расчета для постоянного тока: Rэ = 1кОм (Rэ >> rэ), Rк = 10кОм, Uвх = 1В .  Входной ток равен Iвх = Iэ = (Uвх-0.6) /Rэ = 1-0.6/1 = 0.4мА. Т.к. ток коллектора равен току эмиттера, то изменение напряжения на коллекторном резисторе составит: Uк = Rк * Iк = Rк * Iэ = 10*0. 4 = 4В.  Коэффициент усиления по постоянному напряжению получился равен 4. В данном случае входным сопротивлением каскада является Rэ = 1кОм. Уменьшая это сопротивление, мы увеличим входной ток, который вызывет увеличение выходного тока и выходного напряжения на нагрузке.
Этот пример демонстрирует принцип расчета и понимания работы каскада с ОБ, который оказался не так страшен, как нам его малюют.

Усилитель с общей базой для переменного сигнала Теперь нам легче понять работу усилителя на переменном сигнале. Для усиления переменного напряжения необходимо вывести транзистор на линейный участок рабочей характеристики. На рисунке 2 показаны цепи смещения транзистора, с помощью которых задается режим по постоянному току. Расчет их ничем не отличается от расчетов стандартного усилителя с ОЭ. Ток покоя Iо через транзистор устанавливается в пределах нескольких миллиампер. Переменный сигнал подается в эмиттер через конденсатор. У коллекторного тока транзистора появляется переменная составляющая, т. е. ток в некоторых пределах изменяется относительно тока покоя согласно изменениям входного напряжения. Проведем небольшие эксперименты с усилителем. Рассмотрим коэффициент передачи каскада от точки 1 до выхода с коллектора. В качестве источника сигнала возьмем генератор сигналов звуковой частоты ГНЧ с низким выходным сопротивлением, менее 100 Ом. Выходное напряжение установим 1В.  В качестве Rг поставим внешний резистор 1 кОм. В нагрузке резистор Rк = 10кОм. Для источника сигнала входным сопротивлением каскада является сумма Rг и rэ, т.к. они включены последовательно. Входной ток от источника сигнала равен Iвх = Iэ = Uг /(Rг + rэ) = . Uг /Rг, т.к.  rэ – мало. Выходное напряжение при этом составит: Uвых = Rк * Iк = Rк * α*Iэ = Rк * α* Uг /Rг.  Принимая α = 1, получим Uвых = Uг * Rк /Rг.  Коэффициент усиления равен Ku = Uвых /Uг = Rк /Rг = 10, тогда Uвых = 10 В.  Заглянем поглубже и выясним роль входного сопротивления транзистора rэ, ибо нам все уши прожужжали о низком входном сопротивлении каскада с ОБ. Посмотрим осциллографом, что происходит в точке 2. Мы обнаружим, что там присутствует весьма маленький синусоидальный сигнал, в нашем случае  25 мВ. Величина напряжения сигнала обусловлена делителем напряжения, образованным Rг и rэ: 1В * 25/1000 = 25мВ. Каким образом сигнал на выходе достигает величины в несколько вольт? Это происходит по той причине, что каскад имеет внушительный “собственный”  коэффициент усиления  по напряжению (от точки 2 до коллектора), определяемый отношением нагрузочного сопротивления и входного сопротивления транзистора:  Ku = Rк /rэ = 10000/25 = 400, тогда Uвых = Ku * Uвх = 25 * 400 = 10000 мВ или 10 В. Мы получили тот же результат, что и выше. Делаем вывод:
Результаты исследования усилителя с ОБ совпадают с результатами для каскада с ОЭ. Коэффициент усиления по переменному напряжению определяется отношением коллекторного и эмиттерного (в данном случае Rг) резисторов и не зависит от внутренних параметров транзистора при Rг > rэ.

Схема с общей базой

Как видно из рис. 3.4,а для схемы ОБ входным током является ток базы i_Б , входным напряжением – напряжение u_ЭБ , выходным током – ток коллектора i_К , а выходное напряжение u_КБ .Поскольку напряжение u_ЭБ отрицательно, то для удобства построения графиков ВАХ его заменяют положительным напряжением u_БЭ . На рис. 3.5 показан примерный вид входных ВАХ транзистора с ОБ.

Рис. 3.5

Входные характеристики здесь в значительной степени определяются характеристикой открытого эмиттерного p – n -перехода, поэтому они аналогичны ВАХ диода, смещенного в прямом направлении. Сдвиг характеристик влево при увеличении напряжения u_КБ обусловлен так называемым эффектом Эрли (эффектом модуляции толщины базы), заключающимся в том, что при увеличении обратного напряжения

u_КБ коллекторный переход расширяется, причем в основном за счет базы. При этом толщина базы как бы уменьшается, уменьшается ее сопротивление, что приводит к уменьшению падения напряжения u_БЭ при неизменном входном токе.

Модуляция толщины базы проявляется в большей степени при малых выходных напряжениях, и меньше при больших Иногда это явление уже заканчивается при u_КБ > 2 В, и входные ВАХ при больших напряжениях сливаются в один график.

Так же, как у диода, входные ВАХ при заданных постоянных напряжениях позволяют определить статические и дифференциальные (динамические) сопротивления :

,

.

Выходными ВАХ для схемы с ОБ являются зависимости выходного коллекторного тока от напряжения коллектор-база при постоянных токах эмиттера . На рис. 3.6 показаны примерные графики выходных ВАХ.

Рис. 3.6

Из рисунка видно, что ток коллектора становится равным нулю только при u_КБu_КБ < 0, называются линиями насыщения. Ток коллектора становится равным нулю при u_КБ < -0,75 В. При u_КБ >0 и токе эмиттера, равном нулю, транзистор находится в режиме отсечки, который характеризуется очень малым выходным током, равным обратному току коллектора I_К0 , то есть график ВАХ, соответствующий i_Э = 0, практически сливается с осью напряжений.

При увеличении эмиттерного тока и положительных выходных напряжениях транзистор переходит в активный режим работы.

Ток коллектора связан с током эмиттера соотношением

,

где – статический коэффициент передачи тока эмиттера; он равен отношению тока коллектора к току эмиттера при постоянном напряжении на коллекторе относительно базы;

I_К0 – обратный ток коллектора.

Отношение малых приращений этих же токов определяет дифференциальный коэффициент передачи эмиттерного тока

.

Наклон выходных характеристик численно определяет дифференциальное сопротивление коллекторного перехода:

Природа обратного тока коллектора такая же, как и у обратного тока диода, включенного в обратном направлении. Он протекает и тогда, когда ток эмиттера равен нулю.

Учитывая малость величины обратного тока по сравнению с коллекторным током в активном режиме, можно считать, что ток коллектора в активном режиме прямо пропорционален току эмиттера:

.

При значительных эмитерных токах и напряжениях на коллекторном переходе линии ВАХ начинают изгибаться вверх из-за намечающегося пробоя коллекторного перехода.

Так как обратный ток коллектора возрастает при увеличении температуры , то и графики выходных ВАХ при увеличении температуры смещаются вверх.

В активном режиме выходное напряжение u_КБ и мощность , выделяющаяся в виде тепла в коллекторном переходе, могут быть большими. Чтобы транзистор не перегрелся, необходимо выполнение неравенства

,

где P_{K, max} – максимально допустимая мощность для данного типа транзистора.

Чтобы правильно выбрать параметры схемы, где будет работать транзистор, на выходных ВАХ строят так называемую линию допустимой мощности, определяемую заданной максимально допустимой мощностью. Уравнение этой линии

.

На рис. 3.6 эта линия показана пунктиром. Мгновенные значения выходных тока и напряжения не должны выходить за пределы линии максимально допустимой мощности. Область допустимой работы ограничивается также значениями максимально допустимых выходного тока и выходного напряжения I_{К, max} и U_{KБ, max} .

Транзистор, включенный по схеме с общей базой, используется в усилителях напряжения и мощности, так как несмотря на то, что выходной ток почти равен входному, выходное напряжение значительно больше входного. Из-за достаточно большого выходного сопротивления транзистор с ОБ используют в источниках стабильного тока.

Усилитель с общей базой и его уникальные характеристики ввода-вывода

Усилители используются почти во всех областях электроники, автомобильный усилитель по-прежнему остается моим фаворитом. С момента моего первого проекта по установке в возрасте 10 лет я был полностью заинтригован искусством проектирования идеальной автомобильной аудиосистемы.

Как поклонник научного процесса, я, естественно, хотел узнать все, что мог, о компонентах, входящих в состав усилителя.

После того, как я обнаружил различные схемы усилителей, используемые в усилителях, я еще больше заинтересовался областью электроники. Для меня компоненты, найденные в электронике, были подобны строительным блокам, и при наличии достаточных знаний и практики можно построить практически все.

Основа любой конструкции, от автомобильного усилителя звука до многослойной печатной платы, зависит от точности проектирования, сборки и выбора компонентов. Что касается компонентов, усилитель существует во множестве конфигураций и функциональных приложений. Одной из таких конфигураций является Common Base Amplifier, и я расскажу, как правильно смоделировать и симулировать его свойства.

Усилитель с общей базой

Усилитель с общей базой представляет собой тип конфигурации BJT или транзистора с биполярным переходом, в котором входные и выходные сигналы имеют общую базу транзистора, отсюда и название с общей базой (CB). Кроме того, конфигурация CB обычно не используется в качестве усилителя по сравнению с более распространенными конфигурациями с общим коллектором (CC) и общим эмиттером (CE). Хотя он и не находит широкого применения, если и находит, то в основном из-за уникальности его входных и выходных характеристик.

Для облегчения работы усилителя с конфигурацией с общей базой нам необходимо подавать входной сигнал на клемму эмиттера, а выходной сигнал снимать с клеммы коллектора. Следовательно, в данном случае входной ток является также током эмиттера. Это также означает, что выходной ток действительно является током коллектора. Однако, поскольку транзистор представляет собой как трехслойное устройство, так и устройство с двумя PN-переходами, его необходимо правильно сместить, чтобы он работал как усилитель с общей базой. Это означает, что его переход база-эмиттер должен быть смещен в прямом направлении.

На приведенном выше изображении показана принципиальная принципиальная схема конфигурации усилителя с общей базой. Если мы внимательно посмотрим на эту диаграмму, мы увидим из лежащей в основе конфигурации с общей базой, в которой входные переменные коррелируют с IE или током эмиттера и VBE или напряжением база-эмиттер. Кроме того, мы можем видеть выходные переменные, которые соответствуют току IC или коллектора и VCB или напряжению коллектор-база.

Схема усилителя с общей базой

Кроме того, поскольку IE также является входным током, последующее изменение IC будет происходить при каждом изменении входного тока. Как правило, в обычных конфигурациях базовых усилителей коэффициент усиления по току (Ai) определяется как Iвых ÷ Iвх или по формуле IC ÷ IE. Кроме того, Ai для общей конфигурации базового усилителя называется Alpha (α).

Что касается конфигураций транзисторов с биполярным переходом, то ток коллектора всегда меньше тока эмиттера, поскольку IE = IB + IC. Кроме того, альфа усилителя также должна быть меньше единицы, поскольку IC всегда меньше IE на величину IB. Таким образом, усилитель с общей базой смягчает ток и обычно имеет альфа от 0,980 до 0,995, что, конечно, меньше единицы.

Характеристики коэффициента усиления по напряжению усилителя с общей базой

Я уверен, что после изучения формул и выражений, описывающих характеристики конфигурации усилителя с общей базой, вы понимаете, что он не подходит для использования в качестве усилителя тока. Более того, поскольку по самому своему определению усиливать означает увеличивать. С общим коэффициентом усиления по току, как правило, между 0,980 и .995, это точно не увеличивает выходной ток.

Логично только то, что если он не увеличивает ток, то должен усиливать напряжение. Кроме того, коэффициент усиления по напряжению (AV) усилителя с общей базой представляет собой отношение VOUT ÷ VIN. В качестве альтернативы это означает, что это отношение VC (напряжение коллектора) к VE (напряжение эмиттера). Кроме того, другие способы выражения этих отношений: VIN = VE и VOUT = VC.

Поскольку VOUT развивается через RC (сопротивление коллектора), тогда VOUT также должно быть функцией IC по закону Ома; VRC = IC × RC. Следовательно, любые изменения в IE приведут к соответствующему сдвигу в IC. С учетом того, что предыдущие наблюдения верны, мы можем, следовательно, выразить эти результаты следующими формулами:

AV = VOUT ÷ VIN

AV = VC ÷ VE

AV ≅ (IC × RC) ÷ (IE × RE)

 

В качестве альтернативы, поскольку Alpha = IC ÷ IE, мы также выражаем напряжение общей базы усилителя усиление как:

AV = α(RC ÷ RE)

Или

AV = AI(RC ÷ RE)

Различия в инвертирующих и неинвертирующих усилителях.

 

Характеристики усиления по напряжению усилителя с общей базой

Коэффициент усиления по напряжению равен (+/-) отношению сопротивления коллектора к сопротивлению эмиттера. Кроме того, в биполярном транзисторе имеется один PN-диодный переход между клеммами эмиттера и базы, что приводит к тому, что называется r’e или динамическим сопротивлением эмиттера транзистора.

Кроме того, при входных сигналах переменного тока переход эмиттерного диода фактически имеет сопротивление слабого сигнала, и следующее выражение символизирует эту зависимость: r’ e = 25 мВ ÷ IE. Кроме того, в этом выражении 25 мВ представляют собой тепловое напряжение PN-перехода, а IE, разумеется, представляет собой ток эмиттера. Следовательно, всякий раз, когда увеличивается ток эмиттера, также будет пропорционально уменьшаться сопротивление эмиттера.

Имейте в виду, что часть входного тока также протекает через этот внутренний переход база-эмиттер к базе и внешнему эмиттерному резистору RE. Это также означает, что при проведении анализа слабого сигнала вам необходимо соединить эти два сопротивления параллельно. Мы знаем, что значение r’e минимально. Напротив, значение RE обычно намного значительнее; обычно в диапазоне килоом. Поэтому масштаб усиления по напряжению усилителя сильно меняется в зависимости от изменения уровня эмиттерного тока.

Биполярные транзисторы могут использоваться во многих электронных приложениях.

 

Усилитель с общей базой можно использовать в качестве основы для многих более сложных схем и конструкций усилителей. Используя анализ слабых сигналов, плоттеры Боде и модели коэффициента усиления по напряжению, вы можете быстро проверить свои схемы, а также определить любые конструктивные изменения, которые необходимо внести. Это повышает безопасность вашего дизайна, когда вы продвигаете его вперед через макет и производство. PSpice предлагает надежные и надежные симуляции для любой из этих моделей и может предоставить необходимую вам информацию.

Конечно, вы можете использовать PSpice в своем процессе для других моделей усилителей и транзисторов, приобретенных у любого поставщика ИС. Вы можете использовать импорт моделей сторонних производителей в PSpice или использовать уже существующее огромное количество моделей транзисторов, доступных у основных поставщиков микросхем. После этого вы можете выполнить анализ переменного тока, построение графика Боде и любой другой анализ, необходимый для проверки их поведения.

Проверка электронных конструкций с включенными в них усилителями — это только одна часть головоломки проектирования; в остальном изучите другие инструменты проектирования и анализа, предлагаемые Cadence. OrCAD PSpice Simulator может помочь вам в процессе проектирования схем.

Если вы хотите узнать больше о том, какое решение может предложить Cadence, обратитесь к нашей команде экспертов и к нам.

 

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на Linkedin Посетите вебсайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Общая база – Javatpoint

следующий → ← предыдущая Усилители с общей базой BJT (биполярные переходные транзисторы) представляют собой BJT с общей или заземленной областью в качестве базы. На основании этого BJT также классифицируется как усилитель с общим эмиттером и общим коллектором. Область эмиттера является входом в усилитель с общей базой, а область коллектора – выходом. База подключается к земле как общая клемма как к входу, так и к выходу и поэтому называется 9.0100 усилитель общей базы . Усилитель BJT в качестве общей базы имеет низкое входное сопротивление, но обеспечивает высокое выходное сопротивление. Он имеет различные приложения, такие как буфер тока и микрофоны . Во-первых, давайте обсудим усилители и необходимость использования базовой области в качестве общей базы. Усилители Усилитель — это электронное устройство, которое усиливает входной сигнал и создает желаемый выходной сигнал. Усиление относится к увеличению мощности или напряжения входного сигнала. Усилители получают энергию от внешнего подключенного источника питания, управляют выходным сигналом и создают выходной сигнал с большой амплитудой. Существуют различные типы усилителей, такие как усилитель тока (усиливает входной ток), усилители напряжения (усиливает входное напряжение), трансрезистивный усилитель (усиливает входной ток до выходного напряжения) и крутизна усилитель (усиливает входное напряжение до выходного тока). Усилители BJT BJT работает как отличный усилитель в основном в активном прямом режиме. Он обеспечивает высокое выходное напряжение, коэффициент усиления мощности и ток. Небольшое входное напряжение на эмиттерную область биполярного транзистора обеспечивает большое выходное напряжение. Таким образом, биполярные транзисторы обеспечивают хорошее усиление. Транзистор с общей базой Здесь мы рассмотрим усилитель с общей базой на транзисторе NPN. Он состоит из слоя P (легированного трехвалентной примесью), зажатого между два слоя N (легированные пятивалентными примесями). Соединение цепи Схема общей базы BJT показана ниже: Три области BJT: эмиттер (E), база (B) и коллектор (C). Два источника напряжения подключены между тремя областями. Источником напряжения, подключенным между B и C, является VCB, а источником напряжения, подключенным между B и E, является VBE. Ток из областей E и C представлен IE и IC. Поскольку базовая область заземлена (0 Вольт), в ней нет тока. Примечание. Усилитель с общей базой относится к типу BJT, только с общей базой между входом и выходом. Концентрации легирования этих трех областей: Коллектор : Слегка легированный, наибольшая ширина Основание : Среднее легирование, наименьшая ширина Излучатель : Высоколегированный, средней ширины Рабочий Вход общей базы – регион Е. Электроны от источника напряжения V BE течет в сторону E региона. Это N-тип и, таким образом, содержит электроны в качестве основных носителей. Электрон из областей E начинает двигаться в сторону B из-за отталкивания между теми же носителями заряда на стыке. Область B мала, чтобы удерживать такую ​​большую концентрацию носителей, и пропускает ее дальше к коллектору. Коллектор не имеет собственного тока из-за подключения с обратным смещением. Уравнения Отношение тока коллектора к току эмиттера определяется как: I C / I E = а Где, а — коэффициент усиления по току с общей базой (а < 1). Отношение тока коллектора к току базы определяется по формуле: I C / I B = B Где, B — коэффициент усиления по току с общим эмиттером (B > 1). Уравнение транзистора с общей базой: I E = I B + I С Параметры Эквивалентная схема усилителя с общей базой показана ниже: Коэффициент усиления по току усилителя с общей базой меньше 1. Эквивалентная схема переменного тока показана ниже: Приведенная выше принципиальная схема построена с использованием всех источников постоянного тока (постоянного тока) в виде короткого замыкания. Такие параметры, как коэффициент усиления по напряжению , коэффициент усиления по току, вход и выходное сопротивление , будут рассчитываться на основе приведенных выше принципиальных схем. Коэффициент усиления по напряжению В О = -I О В О = И С Р С I C / I E = а I C = aI E Подставив значение коллекторного тока в выходное напряжение, получим: В О = АИ Е Р С Ток эмиттера определяется по формуле: I E = V I /r e Итак, выходное напряжение: V O = a(V I /r c )R C Коэффициент усиления = выходное напряжение/входное напряжение A V = V O /V I = aR C /r C Коэффициент усиления по току Коэффициент усиления по току определяется как: Выходной ток/Входной ток А I = I O / I I Область коллектора является областью вывода. Таким образом, выходной ток зависит от тока коллектора. I О = -I С Мы знаем, I C = aI E Итак, I O = – aI E Область эмиттера является областью ввода. Таким образом, входной ток зависит от тока эмиттера. Я Я = Я Е Итак, прирост: А I = I O / I I A I = – aI E / I E А Я = – а Входное сопротивление К входу подключено два сопротивления, R E и r e . Входное сопротивление Z I определяется как: Z I = R E ||r e Это параллельное соединение двух сопротивлений R E и r e . Полное выходное сопротивление Выходное сопротивление — это сопротивление, подключенное к выходу приведенной выше эквивалентной схемы с общим эмиттером. К выходу подключено только сопротивление, т. е. R С . Таким образом, выходное сопротивление определяется как: З О = Р С Мы также обсудим примеры, основанные на вышеуказанных параметрах, позже. Низкочастотные параметры Усилитель низкой частоты с общей базой показан ниже: Ниже перечислены низкочастотные параметры усилителя с общей базой: Коэффициент усиления по напряжению холостого хода Коэффициент усиления по напряжению является безразмерной величиной и определяется как отношение выходного напряжения к входному напряжению. Коэффициент усиления по напряжению = выходное напряжение/входное напряжение Дано: Av = (g m ro + 1)R C / (ro + R C ) Если ro in больше, чем Rc, коэффициент усиления по напряжению будет: Av = g м roR C /ro Av = г м R C Коэффициент усиления по току короткого замыкания Коэффициент усиления по току определяется как отношение выходного тока к входному току. Прирост напряжения = выходной ток / входной ток Дано: Ai = (rπ + Br o )/ (rπ + (B + 1)r o ) Если B больше 1, текущее усиление будет: Ai = (rπ + Br o )/ (rπ + (B)r o ) Ай = 1 Входное сопротивление Мы знаем, I = V/R или Р = В/И Входное сопротивление можно представить как: Ри = Ви/Ии Ri =((r o + R C ||R L )R E ) / (r o + R E + R C ||6 L 90 Б + 1)) Выходное сопротивление Выходное сопротивление можно представить как: Ро = Во/-Ио Ro = R C || ([1 + g m (rπ || R S )] r o + rπ || R S ) Если r o меньше r E , выходное сопротивление будет: 9 Ом.0003 Ro = R C || р или Если r o больше, чем r E , выходное сопротивление будет: Ro = R C || ([1 + g m (rπ || R S )] Общая база в качестве повторителя тока Токовый повторитель также известен как текущий буфер , который следует за входным током. Если выходной ток транзистора следует за входным током, он известен как повторитель тока 9.0101 . Если он создается нагрузкой, на него не влияет ни ток, ни напряжение. Схема повторителя тока показана ниже: Биполярный транзистор с общей базой представляет собой двусторонний транзистор. Источник переменного тока подключается на входе, а нагрузочное сопротивление подключается параллельно выходу. Выходное сопротивление Ro соединяет вход и выход. Если сопротивление коллектора присутствует, выходное сопротивление транзистора все равно будет большим. Он следует за разделением тока на выходе и позволяет большинству тока проходить через нагрузочный транзистор. Это одно из основных условий работы транзистора в качестве повторителя тока. Коэффициент усиления по току может достигать единицы, пока сопротивление источника переменного тока на выходе велико по сравнению с сопротивлением эмиттера. Текущее усиление повторителя тока BJT равно единице. Общая база в качестве усилителя напряжения Усилитель с общей базой также работает как усилитель напряжения. В соответствии с общей базой в качестве повторителя тока высокое выходное сопротивление позволяет большинству тока проходить через нагрузочный транзистор. Это идеальное условие для того, чтобы общая база работала в качестве текущего последователя. Но в случае напряжения высокое выходное сопротивление не является желательным условием для разделения напряжения на выходе. Коэффициент усиления по напряжению можно рассчитать для небольшой нагрузки и больших значений импеданса. В случае большого импеданса коэффициент усиления по напряжению определяется на основе отношения сопротивления нагрузки и входного сопротивления (RL/Rs). Как обсуждалось выше, если источник переменного тока заменяет источник напряжения Thevenin, транзистор с общей базой в качестве усилителя напряжения начинает вести себя как повторитель тока. Приложения Приложения общей базы следующие: Обычно используется для усилителей, требующих низкого входного сопротивления, таких как микрофоны. Используется в усилителях очень высоких и сверхвысоких частот, поскольку лучше работает на высоких частотах. Это связано с входным-выходным сопротивлением и высоковольтными усилениями. Используется для согласования импеданса. Если схема имеет высокое входное сопротивление, то общая база обеспечивает низкое выходное сопротивление. Он известен как импеданс , соответствующий . Примеры Рассмотрим пример на базе усилителей BJT с общей базой. Пример: Конфигурация транзистора с общей базой приведена ниже: Найдите коэффициент усиления по напряжению, входное сопротивление и выходное сопротивление цепи. Предположим, что транзистор идеальный. Решение: Усиление напряжения Усиление напряжения определяется как: Выходное напряжение/Входное напряжение Поскольку данный транзистор идеальный, мы предположили, что входной и выходной токи равны. Итак, коэффициент усиления по напряжению равен: Av = (1 кОм) || (100 кОм) / Re Av = 990 Ом/ 52 Ом ср = 19,03 или 19 Прирост является безразмерной величиной и, следовательно, не имеет единиц измерения. Входное сопротивление Входное сопротивление можно рассчитать по формуле: I E = V I /r e Ie = 0,5 мА = 0,5 x 10 -3 А Вт или пороговое напряжение = 26 МВт = 26 x 10 -3 В Итак, Re = В/Ie Re = 26 x 10 -3 В/0,5 x 10 -3 A Re = 52 Ом Это сопротивление на входе, т.е. эмиттерной области. Входное сопротивление транзистора равно сопротивлению эмиттерной области = Re = 52 Ом. Полное выходное сопротивление Выходное сопротивление — это эквивалентное значение сопротивления резисторов, подключенных к выходу транзистора. Больше новостей Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт