Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Усилители с общей базой и общим коллектором

Усилитель с общей базой

На рис. 24.1 показан усилитель, где транзистор включен по схеме с общей базой (ОБ). Необходимое смещение создают два отдельных источника питания. Разделительный конденсатор С1 обеспечивает передачу пере­менного входного сигнала на эмиттер транзистора (входное напряжение прикладывается между эмиттером и базой). Выходной сигнал снимается с нагрузочного резистора R4.

На рис. 24.2 приведена практическая схема усилителя промежуточной частоты с одним источником питания. Нагрузкой усилителя являет­ся резонансный контур С3L1 с трансформаторной связью. С1 – входной разделительный конденсатор, резисторы R1 и R2 образуют цепь смещения по постоянному току, R3 — эмиттерный резистор. Развязывающий конденсатор С2 обеспечивает сохранение на базе транзистора нулевого потенциала по переменному току. В данном случае развязывающий конденсатор присоединен к положительной шине источника питания, а не с шасси. Это допустимо, поскольку по переменному току (то есть для переменного сигнала) потенциал этой шины равен нулю. Потенциалы положительной шины источника питания и шасси отличаются только по постоянному току.

Усилитель с ОБ имеет низкое входное сопротивление (50-100 Ом) и низкий коэффициент усиления по сравнению с усилителем по схеме с ОЭ. Преимущество этого усилителя – хорошие частотные характеристики (широкая полоса пропускания). Поэтому усилители с ОБ используют­ся при очень высоких частотах, например в качестве усилителей РЧ в радиоприемниках и телевизорах, усилителей ПЧ в ЧМ-приемниках и т. д.

Рис. 24.1. Усилитель с ОБ. Источники питания Е1 и Е2 задают режим усилителя по постоянному току.

 

Рис. 24.2. ТипичныйУПЧ по схеме с ОБ. 

Фазовые соотношения

При уменьшении входного сигнала потенциал эмиттера уменьшается от­носительно потенциала базы, ток Ic увеличивается и увеличивает падение напряжения на коллекторном резисторе. В результате уменьшается вы­ходное напряжение. Таким образом, усилитель с ОБ не изменяет фазу входного сигнала при его усилении.

Усилитель с общим коллектором

На рис. 24.3(а) показан усилитель, где транзистор включен по схеме с об­щим коллектором. Здесь С1 и С2 входной и выходной разделительные конденсаторы, резисторы R1 и R2 образуют цепь смещения по постоянно­му току. Коллекторный резистор отсутствует, так как выходной сигнал снимается с эмиттера. На рис. 24.3(б) представлен обычный способ изображения схемы усилителя с ОК. Выходной сигнал действует на эмиттерном резисторе R3, и поэтому данная схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерный повторитель имеет высокий коэффициент усиления по току и меньший единицы коэффициент усиления по напря­жению. Такое значение коэффициента усиления по напряжению связано с действием 100 %-ной отрицательной обратной связи через резистор R3.

Фазовые соотношения

При увеличении входного сигнала потенциал базы увеличивается отно­сительно потенциала эмиттера, т. е. увеличивается напряжение VBE

, и соответственно увеличивается падение напряжения на эмиттерном рези­сторе, являющегося выходным напряжением. Таким образом, усилитель с ОК не изменяет фазу входного сигнала при его усилении.

 

Рис. 24.3. Эмиттерный повторитель, или усилитель с ОК, (а)

и стандартное изображение его схемы (б).

Таблица 24.1. Сравнение усилителей с ОЭ, ОБ и ОК

Конфигу­рация

Входное сопротивление

Выходное сопротивление

Инвертиро­вание фазы

Преимущества

ОЭ

1-2 кОм

10-50 кОм

Да

Высокое усиление по току и мощности

ОБ

Очень низкое

Очень высокое

Нет

Хорошие частотные характеристики

ОК

Очень высокое

Очень низкое

Нет

Низкое выходное сопротивление, высокий коэффициент усиления по току

 

Добавить комментарий

Каскад с общей базой | Основы электроакустики

 

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.

Расчёт транзисторных каскадов по схемам с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК)

Онлайн калькулятор номиналов элементов схем ОБ и ОК, построенных на
биполярных транзисторах.

Усилительные каскады, выполненные по схеме с общим эмиттером, мы рассмотрели на прошлой странице, осталось всего-то ничего: усилительный каскад с общей базой (ОБ) и каскад с общим коллектором (ОК) - он же эмиттерный повторитель, он же повторитель напряжения. .

1. Каскад на транзисторе с общей базой (ОБ).


Рис.1 Рис.2

На Рис.1 изображена схема ОЭ с предыдущей страницы.
Если верхний вывод блокирующей ёмкости Сэ оторвать от эмиттера и подключить к базе транзистора, а входной сигнал через разделительный конденсатор Ср1 подать на освободившийся эмиттер (Рис.2), то каскад ОЭ преобразуется в классическую схему каскада с общей базой (ОБ).
Расчёт схемы с ОБ по постоянному току производится точно также, как мы это делали на предыдущей странице для каскада ОЭ:
1. Iб = (Uб - Uбэ)/[(Rэ + rэ) x (1 + β)] , где Uбэ фиксируется подбором номиналов резисторов делителя Rб1 и Rб2 ,
2. Iделит = (3...10)Iб ;
3. Iк = Iб x β ;
4. Uк = Eк - Iк x Rк ;
5. Rвых = Rк ll (rэ + rк ) ;
6. Uэ = (0,1...0,2)Eк - для достижения приемлемого эффекта термостабилизации.

А вот по переменному току каскады имеют существенные различия. Схема каскада с общей базой (ОБ), изображённая на Рис.2, обладает следующими характеристиками по переменному току:

7. Rвх = rэ , где rэ (Ом) = 25,6/Iэ (мА) - активное сопротивление эмиттера ;
8. Ki = β / (β +1) ;
9. Ku ≈ Rк x β / [rэ x (β +1)] ;

Итак, подытожим основные отличия данного каскада ОБ от каскадов ОЭ:
1. Усилительные каскады на транзисторе с общей базой не инвертируют сигнал;
2. Коэффициент передачи по току каскада c ОБ меньше единицы;
3. Входное сопротивление каскада ОБ значительно ниже входного сопротивления каскада ОЭ.

Крайне низкое входное сопротивление транзисторного каскада с общей базой Rвх (единицы - десятки Ом) уже не позволяет пренебрежительно относиться к выходному сопротивлению предыдущего каскада Rи. К тому же, если данный резистор выполнить внешним, появляется возможность гибкой регулировки усиления каскада.

Формула для коэффициента передачи схемы каскада ОБ с учётом выходного сопротивления источника сигнала (либо внешнего резистора), принимает следующий вид:

9. Ku ≈ Rк x β / [(rэ + Rи ) x (β +1)] ;

2. Каскад на транзисторе с общим коллектором (ОК) - эмиттерный повторитель.

Главным отличительным свойством каскада с ОК являются: высокое входное и низкое выходное сопротивления. Основная его область применения - согласование источника с высоким импедансом с низкоомной нагрузкой. Исходя из этого, было бы не очень правильно упускать из расчётов выходное сопротивление источника сигнала.
На Рис.3 изображена схема эмиттерного повторителя.


Рис.3


Приведём формулы:
Rвх = [(Rэ + rэ) x (1 + β)] ll Rб1 ll Rб2 ;
Iб = (Uб - Uбэ)/[(Rэ1 + rэ) x (1 + β)] , где Uб
фиксируется подбором номиналов резисторов делителя Rб1 и Rб2, а Uбэ = 0,6...0,7В для кремниевого транзистора и 0,3...0,4 - для германиевого;
Uэ = Uб - Uбэ ;
Iделит = (3...10)Iб ;
Rвых = rэ +Rи / (1 + β) ;
Ku = Rэ / [ Rэ + rэ + Rи /(1 + β)] ;
Ki = β +1 .


Итак, что мы имеем? Эмиттерный повторитель не инвертирует сигнал, коэффициент передачи по напряжению каскада меньше единицы, усиление происходит только по току.
Ну и по традиции калькулятор.

РАСЧЁТ КАСКАДОВ ОБ и ОК НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ.

Коэффициент передачи тока h31э не постоянен и имеет сложную зависимость от частоты и тока коллектора. В зависимости от типа транзистора максимум коэффициента передачи может наступать при токах коллектора: от 1-2 мА для маломощных транзисторов, до нескольких сотен миллиампер - для мощных.

Расчёт разделительных ёмкостей Сp1 и Сp2, а также блокирующей емкости Сб производится точно также, как в случае с каскадами ОЭ.
Т.е. следует задаться номиналами их реактивных сопротивлений Xс = 1/2πƒС (на минимальной рабочей частоте), как минимум, в 10 раз (а лучше в 100) меньшими, чем значения приведённых ниже величин:
XCp1вх , где Rвх - входное сопротивление каскада, посчитанное в калькуляторе,
XCp2вх посл , где Rвх посл - входное сопротивление последующего каскада,
Xэ .

И ещё раз повторю калькулятор для расчёта характеристического сопротивления конденсатора.

 

Каскад с общей базой, каскод

1.Каскад с общей базой.

Каскад о с общей базой, как и каскад с ОК, не инвертирует фазу усиливаемого сигнала. Коэффициент усиления по напряжению стабилен и составляет приблизительно: Кi=h31э/(h31э+1)<1.
Коэффициент усиления по напряжению (без учёта сопротивления нагрузки Rн) Кu=SRк=Rк/(rэ+Rк) - аналогично коэффициенту усиления каскада с ОЭ. При сопротивлении генератора Rг=0 параллельная ОС перестаёт действовать и нелинейные искажения и выходное сопротивление Rвых в этом случае те же, что и в каскаде с ОЭ.
Выходное сопротивление транзистора близко к дифференциальному сопротивлению диода, т.е. Rвх=rэ=fт/Iэ и имеет индуктивный характер (входное сопротивление каскада с ОЭ и с ОК - ёмкостное. Iэ - постоянная составляющая тока эмиттера.
Поэтому при синусоидальном сигнале Zвх увеличивается с ростом частоты. Следовательно, Rб должно быть равно нулю или заземлено конденсатором достаточно большой ёмкости, что бы не возникал колебательный контур - входная ёмкость + ёмкость монтажа.
Динамическое выходное сопротивление очень велико - порядка нескольких МОм (наибольшее из трёх способов включения транзистора) без учёта шунтирующего влияния Rк. В реальной схеме оно практически равно Rк. Выходные характеристики горизонтальны и имеют линейное приращение тока коллектора от тока эмиттера.
Переходные и частотные свойства значительно лучше, чем у каскада с ОЭ. Однако эти преимущества проявляются только до определённых частот. На очень высоких частотах (например, СВЧ) эти свойства выравниваются и каскад с ОЭ может даже иметь приемущество.
Схема с ОБ обладает тем приемуществом, что на её работу влияет только ёмкость эмиттер-база Сэ и не влияет ёмкость коллектор-база Ск, которая увеличивается вследствии эффекта Миллера.
Заметное снижение нелинейных искажений возможно лишь при источнике сигнала с выходным сопротивлением, много большим входного сопротивления транзистора. В этом случае Iвх=Uг/(Rг+Rвх)=Uг/Rг, где Uг - напряжение источника сигнала, а коэффициент усиления по напряжению Кu=Rк/Rг.

2.Каскад усиления с трансформаторной связью.

Если вместо подачи напряжения смещения базу транзистора подключить к общему проводу, получим силовой ключ с эмиттерной коммутацией, который с успехом применяют в преобразователях напряжения.

3.Микрофонный усилитель с использованием в качестве микрофона низкоомной динамической головки.

4.Микшер с генератором тока в цепи эмиттера.

Для стабилизации режима по постоянному току в цепи эмиттера используется генератор тока. Благодаря низкому входному сопротивлению каскада с ОБ взаимовлияние различных источников сигнала минимальное. Коэффициент передачи микшера с любого входа равен Кi=R2/R1, где Ri - сопротивление резистора R1...Rn, включённого в цепь источника сигнала. Сопротивление нагрузки Rн=R2.

5.Частотнозависмый усилитель на каскаде ОБ в сочетании с ОЭ.

зависимость коэффициента усиления от частоты:

Выходной сигнал сдвинут по фазе на 90° по отношению к входному в диапазоне частот от 20 Гц до 1 МГц. входное сопротивление Rвх=h21б=10 Ом. Коэффициент усиления на частоте 1000 Гц - Кu=100.

6.Коррекция искажений УВ магнитофона.

Постоянная времени t1=R1C2, t2=C2R5IIRн). Сдвиг фазы на 90° на частоте fо=1/2¶R3C1.

7.Получение из однополярного сигнала двухполярного.

Элементы DD1.1 и DD1.2 должны быть с открытым коллектором.

8.Применение каскада с ОБ для детектирования АМ сигналов.

По сравнению с традиционным детектором, такой детектор имеет значительно меньшие искажения благодаря глубокой ООС по низкой частоте через конденсатор С1 с коллектора в базу.

9.Более совершенный детектор - "идеальный диод".

Коэффициент передачи Кд=R2/R1¶=1.8 . Максимальное входное напряжение Uвх.max=(Eп-2Uбэ)R1/R2=2В .

Введение дополнительного транзистора и двух диодов обеспечивает расширения детектирования в области малых сигналов на 10...15 дб.

10.Каскодные усилители.

Наибольшее применение каскад с ОБ (ОЗ) находит в сочетании с каскадом с ОЭ (ОИ). Это так называемый каскод - последовательное соединение ОЭ-ОБ (ОИ-ОЗ). Каскодные усилители примечательны тем, что в каскадах почти полностью развязаны входная и выходная цепи, т.к. база транзистора каскада с ОБ имеет неизменный потенциал. Следовательно, в каскодных усилителях эффект Миллера не проявляется. Поскольку входное сопротивление каскада с ОБ ничтожно мало, каскад с ОЭ работает в режиме короткого замыкания на выходе (т.е. по сути работает как каскад с ОК), обеспечивая такое же усиление, как идеализированный каскад с ОЭ. Входное сопротивление на высоких частотах выше, т.к. существенно уменьшается входная ёмкость каскада. Резкое ослабление ОС с выхода на вход способствует устойчивой работе каскада, особенно в резонансных усилителях.

Возможные сочетания каскада с ОЭ на n-p-n транзисторе с каскадом ОБ (ОЗ) на транзисторах разной проводимости:

Аналогичные схемы для каскада с ОИ на полевом транзисторе с каналом n- типа:

11.Наиболее распространённая схема каскода.

Более совершенный каскод с нейтрализацией Ск каскада с ОЭ благодаря следящей связи через диоды VD1, VD2:

12.Компенсация входной динамической ёмкости с помощью конденсатора.

13.Нейтрализация входной ёмкости с помощью схемы сдвига уровня на стабилитроне.

14.Схема с увеличенным коэффициентом усиления с сохранением высоких динамических характеристик путём применения встречной динамической нагрузки в сочетании с компенсацией входной ёмкости.

15.Каскад с необычным включением по постоянному току.

Входное сопротивление такого каскада достаточно низкое.

16.Каскод с применением фототранзистора.

17.Простое устройство сложения и вычитания двух сигналов.

При подаче одинаковых сигналов на вых.2 напряжение должно птсутствовать, в противном случае нужно подобрать резистор R7.

18.Смешанный каскод.

19.Каскод с двухполярным питанием.

20.Каскод с коэффициентом усиления 50 и с полосой пропускания 0...1 мГц.

Входная ёмкость - не более 20 пФ.

21.Широкополосный каскод с нейтрализацией входной ёмкости с помощью линейной следящей связи.

Входная ёмкость - около 0.1 пф.

 

12 Усилительный каскад с общей базой

3.4 Усилительный каскад с общей базой

Принципиальная схема каскада ОБ приведена на рисунке 3.4.1. Потенциал базы транзистора зафиксирован делителем напряжения RБ1, RБ2. Входной сигнал подается на RЭ, следовательно, U= UВХ. Управляющим напряжением по-прежнему остается UБЭ, и, как видно из рисунка оно равно

                         .                                     (3.4.1)

Таким образом, UБЭ изменяется противофазно входному сигналу (временные диаграммы усилителя ОБ приведены на рисунке 3.42). И поскольку напряжение на коллекторе будет инвертироваться еще раз, переменная составляющая выходного напряжения совпадает по фазе со входным сигналом. Действительно, при поступлении на вход положительной полуволны Uвозрастает, следовательно, UБЭ уменьшается, что приводит к призакрыванию транзистора. Ток в коллекторной цепи транзистора уменьшается, следовательно и падение напряжения на RК уменьшается, что приводит к росту потенциала коллектора и выходного напряжения. Следует отметить, что выходной ток (ток коллектора), приблизительно равен входному, из-за чего усилитель ОБ называют повторителем тока. Для снижения влияния пульсаций питающего напряжения на работу усилителя и подавления паразитной обратной связи по шине питания стабилизируют потенциал базы транзистора с помощью конденсатора СБ . Разделительные конденсаторы СР1, СР2 выполняют такую же функцию, что и в предыдущих схемах.

Малосигнальная эквивалентная схема каскада, необходимая для определения параметров, приведена на рис. 3.4.3.

Параллельное соединение сопротивлений RК и RН обозначается, как и в каскаде ОЭ, величиной RКН.

1. Входное сопротивление.

Входное сопротивление транзистора между тачками 0-О"

Рекомендуемые файлы

Техническое задание

Инженерия требований и спецификация программного обеспечения

FREE

Маран Программная инженерия

Программаня инженерия

FREE

Учебный план для ИУ3, ИУ4, ИУ5, ИУ6, ИУ7, РК 6, РЛ6, МТ4, МТ8, МТ11, СМ13

Физика

Ответы на сертификацию Google Рекламы по проведению кампаний для приложений 2021 Август

Информатика, программирование

-60%

Решенные все 35 билетов 2021 (теории + задач)

Физика

                                                       (3.4.2)

Если учесть соотношения (3.3.15), то

                                                                          (3.4.3)

Входное сопротивление усилительного каскада (между точками 1 -1')

                                                                                    (3.4.4)

В каскаде ОБ величина RВХ.Т мала и составляет десятки Ом. Поэтому обычно RВХ.Т << RЭ и, следовательно,


                                                                                (3.4.5)

2. Коэффициенты усиления ЭДС и напряжения. Коэффициент усиления ЭДС

                                                                      (3.4.6)

При RВХ.Т << RЭ , что равносильно равенству iВХ = iЭ, а также учитывая (3.2.15), можно записать

                                               (3.4.7)

Сравнивая (3.4.7) и (3.2.21), можно заметить, что при одинаковых параметрах каскадов ОБ и ОЭ КеОБ < КeОЭ. Обычно КеОБ <10. Малое значение КеОБ в каскаде ОБ обусловлено весьма малым входным сопротивлением транзистора и, следовательно, более сильным влиянием сопротивления RГ, на коэффициент усиления Ке.

Коэффициент усиления напряжения

                                                 (3.4.8)

При одинаковых параметрах каскадов ОБ и ОЭ КUОБ < КUОЭ.

 3. Коэффициент усиления  тока. Из  эквивалентной схемы

рис. 3.4.3 можно записать iКRКН = iВЫХRН и iЭRВХ.Т = iВХRВХ . С учетом (3.2.15), (3.2.16) и (3.4.4), можно записать                                              

                            (3.4.9)

Коэффициент усиления тока достигает максимального значения при RК >> RН и RЭ >> RВХ.Т

                                 

4. Коэффициент усиления мощности. Обычно КU>1, Кi ≈ α ≈ 1. Поэтому КP = КU Кi = Ке >1. Однако b усилителе ОБ коэффициент усиления мощности меньше, чем в усилителе ОЭ.

5. Выходное сопротивление. Как и для каскада ОЭ, выходное сопротивление состоит из параллельного соединения сопротивления RК и выходного сопротивления транзистора RВЫХ.Т

                                                                             (3.4.10)

Выходное сопротивление транзистора

Ещё посмотрите лекцию "11 Ценные бумаги" по этой теме.

                                                                                (3.4.11)

Так как RК <<rК то

                                                                                            (3.4.12)

Из сравнения (3.4.11) и (3.4.12) с аналогичными выражениями для усилителя ОЭ следует, что выходные сопротивления каскадов ОБ и ОЭ при одинаковых параметрах элементов схемы (RК) примерно одинаковы, а выходное сопротивление транзистора в каскаде ОБ значительно больше, чем в каскаде ОЭ.

Таким образом, каскад ОБ усиливает сигнал по напряжению имощности (Ке>1, КU>1, КP>1), не усиливает по току (Кi<1), имеет малое входное сопротивление (десятки Ом) и большое выходное сопротивление.Из-за этого использование усилителя ОБ в многокаскадных усилителях без специальных мер согласования малоэффективно. Для согласования каскадов ОБ, входящих в состав многокаскадного усилителя, можно включить между ними каскады ОК. Усилитель ОБ используется как составная часть каскодного усилителя, схема которого будет рассмотрена ниже.

Усилитель с общей базой

Окончательная конфигурация транзистора усилителя (рис ниже ) , мы должны изучить это с общей базой. Эта конфигурация является более сложным, чем два других, и реже из-за его странных эксплуатационных характеристик.




Усилителя с общей базой

Это называется конфигурация с общей базой , потому что (источник питания постоянного тока в сторону), источник сигнала и распределение нагрузки база транзистора в качестве общей точки подключения , показанной на рисунке ниже .




Усилителя с общей базой: вход между эмиттером и базой, выход между коллектором и базой.

Пожалуй, самой поразительной особенностью этой конфигурации является то, что источник входного сигнала должен нести полный ток эмиттера транзистора, как показано жирными стрелками на первом рисунке. Как известно, ток эмиттера больше, чем любой другой ток в транзисторе, являющейся суммой токов базы и коллектора. В последних двух конфигурациях усилителя источник сигнала был связан с выводом базы транзистора, то есть наименьший ток.

Поскольку входной ток превышает все другие токи в цепи, в том числе и выходной ток, текущий коэффициент усиления этого усилителя на самом деле меньше , чем 1 (обратите внимание , как R нагрузка соединена с коллектором, поэтому ток немного меньший ток , чем источник сигнала). Другими словами, она затухает ток , а не усиливать его. С общим эмиттером и усилителя с общим коллектором конфигурации, параметр транзистора наиболее тесно связан с усилением было β. В схемах с общей базой, мы следуем за другим параметром транзистора: соотношение между током коллектора и эмиттера, который является всегда меньше 1. Это дробное значение для любого транзистора называется коэффициентом альфа, или коэффициент α.

Так как это, очевидно, не может увеличить ток сигнала, это только кажется разумным ожидать, что для повышения напряжения сигнала. Пряность моделирование схемы на рисунке ниже подтвердит это предположение.




С общей базой схема для анализа SPICE постоянного тока.

 усилитель с общей базой
 Vin 0 1
 г1 1 2 100
 q1 4 0 2 mod1
 v1 3 0 DC 15
 Rload 3 4 5k
 .MODEL mod1 NPN
 .dc Vin 0,6 1,2 +0,02
 .plot DC v (3,4)
 .конец

Усилителя с общей базой функция передачи постоянного тока.

Обратите внимание , на рисунке выше , что выходное напряжение идет практически с нуля (отсечка) до 15,75 вольт (насыщение) при изменении входного напряжения захлестнула диапазон от 0,6 вольт до 1,2 вольт. На самом деле, сюжет выходное напряжение не может показать рост до 0,7 вольт на входе, и отрезает (сглаживается) при примерно 1,12 входе вольт. Это представляет собой довольно большой коэффициент усиления по напряжению с пролетом выходным напряжением 15,75 вольт и пролетом напряжения входного всего 0,42 вольт: коэффициент усиления равен 37.5, или 31,48 дБ. Заметьте также, что выходное напряжение (измеряется через R нагрузки) фактически превышает напряжение питания (15 В) при насыщении, в связи с эффектом согласно-последовательного соединения источника входного напряжения.

Второй набор SPICE анализ (схема на рисунке ниже ) с источником сигнала переменного тока (и постоянного напряжения смещения) свидетельствует о том же: высокий коэффициент усиления по напряжению




С общей базой схема для анализа SPICE переменного тока.

Как вы можете видеть, входные и выходные сигналы на рисунке ниже , находятся в фазе друг с другом. Это говорит нам о том, что усилитель с общей базой является неинвертирующим.

 усилитель с общей базой
 Vin 5 2 sin (0 0,12 0 0 2000)
 Vbias 0 1 постоянного тока 0,95
 r1 2 1 100
 q1 4 0 5 mod1
 v1 3 0 DC 15
 Rload 3 4 5k
 .MODEL mod1 NPN
 .tran 0.02m 0.78m
 .plot Tran v (5,2) v (4)
 .конец

Анализ SPICE AC в таблице ниже на частоте 2 кГц обеспечивает входные и выходные напряжения для расчета коэффициента усиления.


С общей базой анализа переменного тока при частоте 2 кГц и список соединений с последующим выходом.

 усилитель с общей базой                                                           
 Vin 5 2 переменного тока 0,1 грех
 Vbias 0 1 постоянного тока 0,95       
 r1 2 1 100      
 q1 4 0 5 mod1   
 v1 3 0 DC 15    
 Rload 3 4 5k    
 .MODEL mod1 NPN 
 .ac дец 1 2000 2000     
 .print AC VM (5,2) М (4,3) 
 .конец    

 Частота МАГ (v (5,2)) МАГ (v (4,3))
 --------------------------------------------
 0.000000e + 00 1.000000e-01 4.273864e + 00

Цифры напряжения со второго анализа (таблица выше ) показывают усиление по напряжению 42.74 (4,274 В / 0,1 В), или 32.617 дБ:

Вот еще один вид схемы на рисунке ниже , подводя фазовые соотношения и смещения постоянным током различных сигналов в схеме просто имитацией.




Фазовые отношения и напряжение смещения для npn - усилителя с общей базой.

, , , и для транзистора PNP: Рисунок ниже .




Фазовые отношения и напряжение смещения для ПНП усилителя с общей базой.

Предсказать коэффициент усиления по напряжению для конфигурации усилителя с общей базой довольно сложно, и включает в себя аппроксимацию поведения транзистора, которые трудно измерить непосредственно. В отличие от других конфигураций усилителя, где коэффициент усиления по напряжению определялось либо как отношение двух резисторов (общим эмиттером), или на фиксированном уровне значения (с общим коллектором), коэффициент усиления напряжения усилителя с общей базой в значительной степени зависит от количества постоянного тока смещения от входного сигнала. Как оказалось, внутреннее сопротивление транзистора между эмиттером и базой играет важную роль в определении коэффициента усиления по напряжению, и это сопротивление изменяется с различными уровнями тока через эмиттер.

В то время как это явление трудно объяснить, это довольно легко продемонстрировать с использованием компьютерного моделирования. Что я буду делать здесь запустить несколько моделирования SPICE на схему усилителя с общей базой (рис предыдущего ), слегка изменяя напряжение смещения постоянного тока (VBIAS на рисунке ниже ), сохраняя при этом амплитуду сигнала переменного тока и постоянного все остальные параметры схемы. По мере того как усиление напряжения изменяется от одного моделирования к другому, можно отметить различные амплитуды выходного напряжения.

Хотя эти анализы все будут проводиться в режиме «передаточной функции», каждая из них была предварительно «проверена» в режиме анализа переходных процессов (график напряжения с течением времени), чтобы гарантировать, что вся кривая точно воспроизводится и не "обрезается" из-за неправильного смещающий. Смотрите "* .tran 0.02m 0.78m" на рисунке ниже , то "закомментировано" переходная заявление анализ. Вычисления коэффициента не может быть основано на искажённых форм кривой сигнала. SPICE может вычислить усиления сигнала постоянного тока для нас с ".tf V (4) Vin" заявление. Выход V (4) , а вход в качестве VIN.

 с общей базой усилителя Vbias = 0.85V
 Vin 5 2 sin (0 0,12 0 0 2000)
 Vbias 0 1 постоянного тока 0,85
 r1 2 1 100      
 q1 4 0 5 mod1   
 v1 3 0 DC 15    
 Rload 3 4 5k    
 .MODEL mod1 NPN 
 * .tran 0.02m 0.78m
 .tf v (4) Vin
 .конец
 с общей базой усилителя коэффициент усиления по току
 ИИН 55 5 0A
 Vin 55 2 sin (0 0,12 0 0 2000)
 Vbias 0 1 постоянного тока 0,8753
 r1 2 1 100      
 q1 4 0 5 mod1   
 v1 3 0 DC 15    
 Rload 3 4 5k    
 .MODEL mod1 NPN 
 * .tran 0.02m 0.78m
 .tf I (v1) ИИН
 .конец
 Передача информации функции:
 передаточная функция = 9.900990e-01
 ИИН входное сопротивление = 9.900923e + 11
 v1 выходное сопротивление = 1.000000e + 20

SPICE чистый список: с общей базой, передаточная функция (усиление напряжения) при различных значениях напряжения смещения постоянного тока. SPICE чистый список: с общей базой усилителя коэффициент усиления по току; Примечание .tf V (4) Vin заявление. Функция передачи постоянного тока для усиления I (Vin) / Iin; Примечание .tf I (Vin) Iin заявление.

В командной строке, специя -b filename.cir осуществляется вывод на печать из - за оператора .tf: transfer_function, output_impedance, input_impedance. Сокращенное выход перечисление из прогонов с Vbias на 0,85, 0,90, 0,95, 1,00 V , как записано в таблице ниже .


Выход SPICE: передаточная функция с общей базой.

 Схема: с общей базой усилителя Vbias = 0.85V transfer_function = 3.756565e + 01 output_impedance_at_v (4) = 5.000000e + 03 Vin # input_impedance = 1.317825e + 02 цепи: с общей базой усилителя Vbias = 0.8753V Ic = информация Функция передачи 1 мА : transfer_function = 3.942567e + 01 output_impedance_at_v (4) = 5.000000e + 03 Vin # input_impedance = 1.255653e + 02 цепи: с общей базой усилителя Vbias = 0.9В transfer_function = 4.079542e + 01 output_impedance_at_v (4) = 5.000000e + 03 Vin #input_impedance = 1.213493e + 02 цепи: с общей базой усилителя Vbias = 0.95V transfer_function = 4.273864e + 01 output_impedance_at_v (4) = 5.000000e + 03 Vin # input_impedance = 1.158318e + 02 цепи: с общей базой усилителя Vbias = 1.00V transfer_function = 4.401137e + 01 output_impedance_at_v (4) = 5.000000e + 03 Vin # input_impedance = 1.124822e + 02 

Тенденция должна быть очевидной в таблице выше . С увеличением напряжения смещения постоянного тока, коэффициент усиления по напряжению (transfer_function), а также. Мы можем видеть, что коэффициент усиления по напряжению увеличивается, потому что каждое последующее моделирование (Vbias = 0,85, 0,8753, 0,90, 0,95, 1,00 V) дает больший прирост (transfer_function = 37.6, 39.4 40.8, 42.7, 44.0), соответственно. Изменения в основном связаны с незначительным изменением напряжения смещения.

Последние три строки таблицы выше (справа) показывают I (v1) / ИИН коэффициент усиления по току 0,99. (Последние две строки выглядят недействителен.) Это имеет смысл при р = 100; α = β / (β + 1), α = 0,99 = 100 / (100-1). Сочетание низкого коэффициента усиления по току (всегда меньше 1) и несколько непредсказуемого усиления по напряжению заговоры против общей базой дизайна, сместив его на несколько практических применений.

Те немногие приложения включают в себя радиочастотные усилители. Заземлен база помогает защитить вход на эмиттере от выхода коллектора, предотвращая нестабильность в усилителях РФ. Общая базовая конфигурация может использоваться при более высоких частотах, чем общим эмиттером или общим коллектором. См класса "C с общей базой 750 мВт ВЧ усилитель мощности" Ch 9 .
Для более сложной схемы см "класса с общей базой слабого сигнала усилителя с высоким коэффициентом усиления" Ch 9 .

  • ОБЗОР:
  • Common-базовые усилители транзисторные так называемые , поскольку входные и выходные напряжения точки разделяют выводом базы транзистора общего друг с другом, не считая каких - либо источников питания.
  • В настоящее время коэффициент усиления усилителя с общей базой всегда меньше 1. Коэффициент усиления напряжения является функцией входного и выходного сопротивлений, а также внутреннее сопротивление эмиттер-база, которая может изменяться с изменением напряжения смещения постоянного тока , Достаточно сказать, что коэффициент усиления по напряжению с общей базой усилителя может быть очень высокой.
  • Отношение тока коллектора транзистор на ток эмиттера называется α. Значение α для любого транзистора всегда меньше единицы, или, другими словами, менее чем за 1.

6. Каскад с общей базой, каскод.

1.Каскад с общей базой.

Каскад о с общей базой, как и каскад с ОК, не инвертирует фазу усиливаемого сигнала. Коэффициент усиления по напряжению стабилен и составляет приблизительно: Кi=h31э/(h31э+1)<1.
Коэффициент усиления по напряжению (без учёта сопротивления нагрузки Rн) Кu=SRк=Rк/(rэ+Rк) - аналогично коэффициенту усиления каскада с ОЭ. При сопротивлении генератора Rг=0 параллельная ОС перестаёт действовать и нелинейные искажения и выходное сопротивление Rвых в этом случае те же, что и в каскаде с ОЭ.
Выходное сопротивление транзистора близко к дифференциальному сопротивлению диода, т.е. Rвх=rэ=fт/Iэ и имеет индуктивный характер (входное сопротивление каскада с ОЭ и с ОК - ёмкостное. Iэ - постоянная составляющая тока эмиттера.
Поэтому при синусоидальном сигнале Zвх увеличивается с ростом частоты. Следовательно, Rб должно быть равно нулю или заземлено конденсатором достаточно большой ёмкости, что бы не возникал колебательный контур - входная ёмкость + ёмкость монтажа.
Динамическое выходное сопротивление очень велико - порядка нескольких МОм (наибольшее из трёх способов включения транзистора) без учёта шунтирующего влияния Rк. В реальной схеме оно практически равно Rк. Выходные характеристики горизонтальны и имеют линейное приращение тока коллектора от тока эмиттера.
Переходные и частотные свойства значительно лучше, чем у каскада с ОЭ. Однако эти преимущества проявляются только до определённых частот. На очень высоких частотах (например, СВЧ) эти свойства выравниваются и каскад с ОЭ может даже иметь приемущество.
Схема с ОБ обладает тем приемуществом, что на её работу влияет только ёмкость эмиттер-база Сэ и не влияет ёмкость коллектор-база Ск, которая увеличивается вследствии эффекта Миллера.
Заметное снижение нелинейных искажений возможно лишь при источнике сигнала с выходным сопротивлением, много большим входного сопротивления транзистора. В этом случае Iвх=Uг/(Rг+Rвх)=Uг/Rг, где Uг - напряжение источника сигнала, а коэффициент усиления по напряжению Кu=Rк/Rг.

2. Каскад усиления с трансформаторной связью.

Если вместо подачи напряжения смещения базу транзистора подключить к общему проводу, получим силовой ключ с эмиттерной коммутацией, который с успехом применяют в преобразователях напряжения.

3. Микрофонный усилитель с использованием в качестве микрофона низкоомной динамической головки.

4. Микшер с генератором тока в цепи эмиттера.

Для стабилизации режима по постоянному току в цепи эмиттера используется генератор тока. Благодаря низкому входному сопротивлению каскада с ОБ взаимовлияние различных источников сигнала минимальное. Коэффициент передачи микшера с любого входа равен Кi=R2/R1, где Ri - сопротивление резистора R1...Rn, включённого в цепь источника сигнала. Сопротивление нагрузки Rн=R2.

5. Частотнозависмый усилитель на каскаде ОБ в сочетании с ОЭ.

зависимость коэффициента усиления от частоты:

Выходной сигнал сдвинут по фазе на 90° по отношению к входному в диапазоне частот от 20 Гц до 1 МГц. входное сопротивление Rвх=h21б=10 Ом. Коэффициент усиления на частоте 1000 Гц - Кu=100.

6. Коррекция искажений УВ магнитофона.

Постоянная времени t1=R1C2, t2=C2R5IIRн). Сдвиг фазы на 90° на частоте fо=1/2¶R3C1.

7. Получение из однополярного сигнала двухполярного.

Элементы DD1.1 и DD1.2 должны быть с открытым коллектором.

8. Применение каскада с ОБ для детектирования АМ сигналов.

По сравнению с традиционным детектором, такой детектор имеет значительно меньшие искажения благодаря глубокой ООС по низкой частоте через конденсатор С1 с коллектора в базу.

9. Более совершенный детектор - "идеальный диод".

Коэффициент передачи Кд=R2/R1¶=1.8 . Максимальное входное напряжение Uвх.max=(Eп-2Uбэ)R1/R2=2В.

Введение дополнительного транзистора и двух диодов обеспечивает расширения детектирования в области малых сигналов на 10...15 дб.

10. Каскодные усилители.

Наибольшее применение каскад с ОБ (ОЗ) находит в сочетании с каскадом с ОЭ (ОИ). Это так называемый каскод - последовательное соединение ОЭ-ОБ (ОИ-ОЗ). Каскодные усилители примечательны тем, что в каскадах почти полностью развязаны входная и выходная цепи, т.к. база транзистора каскада с ОБ имеет неизменный потенциал. Следовательно, в каскодных усилителях эффект Миллера не проявляется. Поскольку входное сопротивление каскада с ОБ ничтожно мало, каскад с ОЭ работает в режиме короткого замыкания на выходе (т.е. по сути работает как каскад с ОК), обеспечивая такое же усиление, как идеализированный каскад с ОЭ. Входное сопротивление на высоких частотах выше, т.к. существенно уменьшается входная ёмкость каскада. Резкое ослабление ОС с выхода на вход способствует устойчивой работе каскада, особенно в резонансных усилителях.

Возможные сочетания каскада с ОЭ на n-p-n транзисторе с каскадом ОБ (ОЗ) на транзисторах разной проводимости:

Аналогичные схемы для каскада с ОИ на полевом транзисторе с каналом n- типа:

11. Наиболее распространённая схема каскода.

Более совершенный каскод с нейтрализацией Ск каскада с ОЭ благодаря следящей связи через диоды VD1, VD2:

12. Компенсация входной динамической ёмкости с помощью конденсатора.

13. Нейтрализация входной ёмкости с помощью схемы сдвига уровня на стабилитроне.

14. Схема с увеличенным коэффициентом усиления с сохранением высоких динамических характеристик путём применения встречной динамической нагрузки в сочетании с компенсацией входной ёмкости.

15. Каскад с необычным включением по постоянному току.

Входное сопротивление такого каскада достаточно низкое.

16. Каскод с применением фототранзистора.

17. Простое устройство сложения и вычитания двух сигналов.

При подаче одинаковых сигналов на вых.2 напряжение должно птсутствовать, в противном случае нужно подобрать резистор R7.

18. Смешанный каскод.

19. Каскод с двухполярным питанием.

20. Каскод с коэффициентом усиления 50 и с полосой пропускания 0...1 мГц.

Входная ёмкость - не более 20 пФ.

21. Широкополосный каскод с нейтрализацией входной ёмкости с помощью линейной следящей связи.

Входная ёмкость - около 0.1 пф.

Усилитель с общей базой

| Конфигурация, схема, характеристики

В этом руководстве мы узнаем о BJT, настроенном как усилитель с общей базой. Мы увидим различные характеристики усилителя с общей базой, такие как коэффициент усиления по напряжению, коэффициент усиления по току, входное и выходное сопротивление и т. Д.

Введение

Биполярный переходный транзистор или просто BJT - это трехконтактный полупроводниковый прибор с чередующимися слоями n и Полупроводниковый материал p-типа. Три вывода, которые соответствуют трем областям транзистора, называются эмиттером, базой и коллектором.

BJT может быть типа npn или типа pnp в зависимости от конфигурации регионов. Поскольку и электроны, и дырки действуют как носители тока, используется термин «биполярный».

В принципе, BJT можно настроить для работы в качестве усилителя или коммутатора. Если BJT настроен как усилитель, амплитуда электрического сигнала, подаваемого на вход, увеличивается в несколько раз на выходе.

Настройка BJT в качестве коммутатора - одно из распространенных и часто используемых приложений транзистора.Управляя транзистором в областях отсечки и насыщения, вы можете реализовать электронный переключатель, использующий транзистор.

Общая конфигурация базы

Транзистор может быть сконфигурирован для двухпортовой конфигурации тремя способами. Это соединение с общим эмиттером, соединение с общим коллектором и соединение с общей базой. В общей базовой конфигурации терминал является общей точкой как для ввода, так и для вывода.

На следующем изображении показаны транзисторы npn и pnp в общей базовой конфигурации.Независимо от типа транзистора, клемма базы в общей конфигурации базы всегда имеет потенциал земли.

В общей базовой конфигурации входными переменными являются ток эмиттера i E и напряжение между базой и эмиттером V BE . Точно так же выходными переменными являются ток коллектора i C и напряжение между базой коллектора V CB .

Чтобы полностью описать характеристики общей базовой конфигурации, такой как усилитель с общей базой, вам потребуются два набора характеристик.

  • Входные характеристики (также известные как точка движения или переходные характеристики)
  • Выходные характеристики (или характеристики коллектора)

Входные характеристики будут связывать входные переменные, то есть ток эмиттера i E и напряжение базы и эмиттера V BE , в то время как выходная переменная V CB остается постоянной.

Переходя к выходным характеристикам, они будут связывать выходные переменные, то есть ток коллектора i C и базу с напряжением коллектора V CB , в то время как входной переменный ток эмиттера i E поддерживается постоянным.

Выходные характеристики дают нам картину трех областей работы транзистора: отсечки, активности и насыщения.

Усилитель с общей базой

Усилитель - это электронная схема, которая увеличивает амплитуду электрического сигнала. Электроэнергия от источника питания используется для увеличения амплитуды сигнала. Коэффициент усиления усилителя - это величина, определяющая степень усиления, обеспечиваемого усилителем.

Простая схема усилителя может быть спроектирована с использованием одного транзистора (BJT или FET) вместе с несколькими пассивными компонентами.Однотранзисторные усилители для BJT имеют три конфигурации. Это:

  • Усилитель с общим эмиттером
  • Усилитель с общим коллектором
  • Усилитель с общей базой

Основное внимание в этом руководстве уделяется усилителю с общей базой, его базовой схеме и характеристикам производительности, т. выходное сопротивление.

Типичный усилитель с общей базой имеет следующую топологию.

  • Вход подается на эмиттер BJT.
  • Выходной сигнал взят из коллектора BJT.
  • Базовая клемма, общая как для входа, так и для выхода, часто заземляется.
Схема усилителя с общей базой

На следующем рисунке показана типичная схема усилителя с общей базой с конфигурацией смещения делителя напряжения.

База BJT является общей клеммой и находится на земле переменного тока из-за конденсатора. Входной сигнал подается на эмиттер через конденсаторную связь.Выходной сигнал поступает на коллектор, а нагрузка подключена к коллектору емкостным образом.

Характеристики усилителя с общей базой

Все характеристики усилителя с общей базой объясняются с учетом параметров модели транзистора переменного тока. В качестве альтернативы вы можете использовать параметры h.

Для определения характеристик нам необходимо построить эквивалентную по переменному току модель усилителя с общей базой. На следующем изображении показано то же самое.

Коэффициент усиления по напряжению

Коэффициент усиления по напряжению усилителя CB от эмиттера (входа) до коллектора (выхода) определяется как

A V = Vout / Vin = Vc / Ve = Ic Rc / Ie (r'e || R E ) ≈ Ie Rc / Ie (r'e || R E )

Если предположить, что R E >> r'e, тогда A V ≈ Rc / r'e

Здесь , Rc = R C || R L

r’e = Сопротивление эмиттера переменного тока

коэффициент усиления по напряжению обычного базового усилителя очень велик без инверсии фазы.

Коэффициент усиления по току

Коэффициент усиления по току усилителя CB - это выходной ток, деленный на входной ток. В эквивалентном режиме переменного тока Ic - это выходной ток, а Ie - входной ток.

Так как Ic ≈ Ie, коэффициент усиления по току Ai ≈ 1.

Входное сопротивление

Входное сопротивление - это эквивалентное сопротивление, если смотреть на эмиттер. Он определяется как

Rin = Vin / Iin = Ve / Ie = Ie (r’e || R E ) / Ie = r’e || R E

Обычно R E намного больше, чем r’e.

Если R E >> r’e, то Rin ≈ r’e.

Это означает, что входное сопротивление усилителя с общей базой обычно очень низкое.

Выходное сопротивление

Выходное сопротивление эквивалентно Тевенину на выходе усилителя с общей базой, если смотреть назад в усилитель. Сопротивление коллектора переменного тока r’c параллельно R C и обычно намного больше, чем R C .

Следовательно, Rout ≈ R C

Заключение

Усилитель с общей базой используется реже, чем усилитель с обычным эмиттером.Он используется для обеспечения усиления по напряжению без усиления по току. Он используется в качестве усилителя напряжения или буфера в некоторых высокочастотных приложениях.

На основании проведенного анализа можно сделать следующие выводы об обычном базовом усилителе.

  • Имеет относительно высокий коэффициент усиления по напряжению.
  • Коэффициент усиления по току меньше или иногда приблизительно равен 1.
  • Входное сопротивление низкое.
  • Выходное сопротивление высокое.

Схема и характеристики транзистора с общей базой »Электроника

Общая конфигурация базового усилителя широко не используется, за исключением высокочастотных усилителей, где она имеет некоторые явные преимущества.


Руководство по проектированию схем транзисторов Включает:
Проектирование схем транзисторов Конфигурации схемы Общий эмиттер Конструкция схемы с общим эмиттером Эмиттер-повторитель Общая база

См. Также: Типы транзисторных схем


Усилитель с общей базой - наименее широко используемый из трех конфигураций транзисторных усилителей. Конфигурации с общим эмиттером и общим коллектором (эмиттерным повторителем) используются гораздо более широко, потому что их характеристики, как правило, более полезны.

Конфигурация общего базового усилителя проявляет себя на высоких частотах, где стабильность может быть проблемой.

Обладая низким уровнем входного и выходного импеданса, он также подходит для ряда приложений проектирования ВЧ-схем, где используются уровни импеданса 50 Ом.

Основы транзисторного усилителя с общей базой

Тип конфигурации усилителя с общей базой несколько отличается от конфигурации других конфигураций электронных схем. Обычно входной сигнал подается на базу, но в случае с общей базой это соединение заземляется, и фактически его иногда называют схемой заземленной базы.

Конфигурация схемы общей базы транзистора

Как для схем NPN, так и для схем PNP, можно видеть, что для схемы усилителя с общей базой вход подается на эмиттер, а выход снимается с коллектора. Общая клемма для обеих цепей является базой. База заземлена для сигнала, хотя по причинам смещения потенциал постоянного тока будет выше уровня земли.

Конфигурация усилителя с общей базой не используется так широко, как конфигурации транзисторных усилителей.Однако он находит применение в усилителях, требующих низких уровней входного импеданса. Одно из применений - предусилители микрофонов с подвижной катушкой - эти микрофоны имеют очень низкие уровни импеданса.

Другое применение - разработка схем ВЧ в усилителях УКВ и УВЧ ВЧ, где низкий входной импеданс позволяет точно согласовать импеданс фидера, который обычно составляет 50 Ом или 75 Ом. Конфигурация также улучшает стабильность в результате заземления основания. Поскольку базой является электрод, который находится между эмиттером и коллектором, тот факт, что он заземлен для радиочастотных сигналов, снижает уровень нежелательной ложной обратной связи в конструкции схемы.

Следует отметить, что коэффициент усиления по току усилителя с общей базой всегда меньше единицы.

Однако коэффициент усиления по напряжению больше, но он является функцией входного и выходного сопротивлений (а также внутреннего сопротивления перехода эмиттер-база). В результате коэффициент усиления по напряжению усилителя с общей базой может быть очень высоким.

Обзор характеристик транзисторного усилителя с общей базой

В таблице ниже приведены основные характеристики транзисторного усилителя с общей базой.


Характеристики общей базы
Параметр Характеристики
Коэффициент усиления напряжения Высокая
Коэффициент усиления по току Низкий
Прирост мощности Низкий
Соотношение фаз вход / выход 0 и град.
Входное сопротивление Низкий
Выходное сопротивление Высокая

Цепь с общей базой не находит многих применений для низкочастотных цепей - обычно желательны высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс.Однако он находит применение в некоторых высокочастотных усилителях, например, для VHF и UHF. В конфигурации с общей базой входная емкость не страдает от эффекта Миллера, который ухудшает пропускную способность конфигурации с общим эмиттером. Также существует относительно высокая изоляция между входом и выходом, а это означает, что обратная связь между выходом и входом незначительна, что приводит к высокой стабильности.

Как работает схема с общей базой

С точки зрения потока сигналов схема с общей базой значительно отличается от схемы с общим эмиттером или общим коллекторно-эмиттерным повторителем.

Поскольку в двух других схемах используется базовый электрод в качестве точки входа схемы, то же самое не может быть справедливо для схемы с общей базой, поскольку она заземлена.

Конструкция / конфигурация электронной схемы транзистора с общей базой
В данной схеме используется транзистор NPN, но конфигурация в равной степени применима к транзисторам PNP, но с обратной полярностью батареи.

Схема усилителя на транзисторах с общей базой

На схеме ниже показано, как можно реализовать схему общего базового усилителя.Он показывает очень стандартную конфигурацию конструкции электронной схемы для смещения, а также приложение сигналов к схеме.

Те же ограничения смещения применяются к общей цепи базы, но применение сигналов отличается, что позволяет заземлить базу и, следовательно, использовать ее как для входных, так и для выходных цепей.

Конструкция схемы транзисторного усилителя с общей базой

В этой типичной конструкции электронной схемы для транзисторного усилителя с общей базой условия смещения очень похожи на те, которые используются для смещения других форм конфигурации, таких как общий эмиттер

С точки зрения конструкции электронной схемы, резисторы R 1 и R 2 образуют делитель потенциала, который устанавливает точку смещения для базы.Эмиттер транзистора будет на 0,6 В ниже этого значения, если используется кремниевый транзистор.

Эмиттерный резистор R 4 определяет ток, протекающий через эмиттерный резистор. Поскольку через коллектор будет протекать практически такой же ток, необходимо следить за тем, чтобы резистор R 3 был выбран таким, чтобы сигнал не вызывал каких-либо ограничений.

Конденсаторы C 1 и C 2 обеспечивают связь по переменному току для цепи, и значения должны быть выбраны так, чтобы их полное сопротивление было низким на рабочих частотах.

Для приложений проектирования ВЧ-схем на значения R 3 и R 4 , вероятно, будет влиять полное сопротивление, необходимое для системы. Если для этих резисторов выбраны низкие значения, это повлияет на ток, который должен протекать в цепи.

Хотя схема транзистора с общей базой не так широко используется, как схемы с общим эмиттером или общим коллекторно-эмиттерным повторителем, тем не менее, она имеет свое место в библиотеке проектирования электронных схем.Он уникально имеет низкое входное и выходное сопротивление и способен обеспечить улучшенную стабильность на высоких частотах в результате заземления базы.

По количеству используемых электронных компонентов он очень похож на другие конфигурации основных схем.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы».. .

7.5: Усилитель с общей базой - Engineering LibreTexts

Третий и последний прототип - усилитель с общей базой. В этой конфигурации входной сигнал подается на эмиттер, а выходной сигнал снимается с коллектора. Базовая клемма находится в общей точке заземления. Пример, использующий смещение эмиттера с двумя источниками питания, показан на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). Обратите внимание: поскольку ни вход, ни выход не подключены к базе, в базовом резисторе нет необходимости.Следовательно, клемма базы подключается непосредственно к земле.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Усилитель с общей базой.

Некоторые люди считают, что перерисовка схемы по горизонтали помогает визуализировать поток сигналов. Эта версия показана на рисунке \ (\ PageIndex {2} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Перерисован общий базовый усилитель.

В горизонтальной версии есть одна приятная особенность: когда мы делаем эквивалент переменного тока, становится очевидным, что \ (R_E \) параллельно входу, а \ (R_C \) параллельно нагрузке.Для анализа переменного тока мы изменим рисунок \ (\ PageIndex {2} \), заменив транзистор моделью BJT, закоротив конденсаторы и подключив источники постоянного тока к земле переменного тока. Результат показан на рисунке \ (\ PageIndex {3} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Усилитель общей базы с моделью BJT.

7.5.1: усиление напряжения

Мы начнем с основного определения коэффициента усиления по напряжению, а затем расширим его с помощью закона Ома.

\ [A_v = \ frac {v_ {out}} {v_ {in}} = \ frac {v_C} {v_E} \\ A_v = \ frac {i_C r_C} {i_E r'_e} \\ A_v = \ frac {r_C} {r'_e} \ label {7.13} \]

Это уравнение очень похоже на уравнение для усилителя с обычным эмиттером без затухания, за исключением того, что оно не инвертирует входной сигнал. Следовательно, потенциал выигрыша достаточно высок.

7.5.2: Входное сопротивление

Вывод для \ (Z_ {in} \) получается путем непосредственного просмотра схемы.

\ [Z_ {дюйм} = R_E || r'_e \ label {7.14} \]

\ (r'_e \) обычно преобладает, и, таким образом, мы видим, что конфигурация с общей базой имеет тенденцию иметь низкий входной импеданс.Для звуковых частот это может быть проблемой, но это меньшая проблема на более высоких частотах, поскольку, вообще говоря, системные импедансы должны быть ниже, чтобы избежать осложнений с емкостными эффектами.

7.5.3: Выходное сопротивление

Вывод для \ (Z_ {out} \) не изменился по сравнению с конфигурацией обычного эмиттера. Формула повторяется ниже для удобства.

\ [Z_ {out} \ приблизительно R_C \ nonumber \]

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Для усилителя, показанного на рисунке \ (\ PageIndex {4} \), определите коэффициент усиления по напряжению и входное сопротивление.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Схема для примера \ (\ PageIndex {1} \).

\ [I_C = \ frac {∣V_ {EE} ∣ − V_ {BE}} {R_E} \ nonumber \]

\ [I_C = \ frac {5V − 0.7V} {20 k \ Omega} \ nonumber \]

\ [I_C = 0,215 мА \ nonumber \]

\ [r'_e = \ frac {26mV} {I_C} \ nonumber \]

\ [r'_e = \ frac {26 мВ} {0,215 мА} \ nonumber \]

\ [r'_e = 121 \ Omega \ nonumber \]

\ [Z_ {i n} = r'_e || r_E \ nonumber \]

\ [Z_ {i n} = 121 \ Omega || 20 к \ Omega \ nonumber \]

\ [Z_ {i n} = 120 \ Omega \ nonumber \]

\ [A_v = \ frac {r_C} {r'_e} \ nonumber \]

\ [A_v = \ frac {33k \ Omega || 10 к \ Omega} {120 \ Omega} \ nonumber \]

\ [A_v = 64 \ nonumber \]

Конфигурация

с общей базой (CB) или усилитель с общей базой

Общая база Конфигурация


В общая базовая конфигурация, эмиттер - входной терминал, коллектор - это выходной терминал, а базовый терминал - подключен как общий терминал для входа и выхода.Что означает, что терминал эмиттера и общий базовый терминал известны как входные клеммы, тогда как клемма коллектора и общий базовый терминал известен как выходной терминал.

В общая базовая конфигурация, базовая клемма заземлена, поэтому общая базовая конфигурация также известна как заземленная база конфигурация. Иногда упоминается общая базовая конфигурация как общий базовый усилитель, усилитель CB или CB конфигурация.

входной сигнал подается между выводами эмиттера и базы в то время как соответствующий выходной сигнал снимается через коллекторные и базовые клеммы. Таким образом, базовый терминал транзистор является общим как для входных, так и для выходных клемм и поэтому она называется общей базовой конфигурацией.

напряжение питания между базой и эмиттером обозначается V BE в то время как напряжение питания между коллектором и базой обозначается Автор: V CB .

Как упоминалось ранее, в каждой конфигурации база-эмиттер разветвление J E всегда смещено вперед и коллектор-база J C всегда обратный пристрастный. Поэтому в общей базовой конфигурации переход база-эмиттер J E имеет прямое смещение и коллектор-база J C имеет обратное смещение.

общая базовая конфигурация для обоих NPN и PNP транзисторы показаны на рисунке ниже.

От приведенные выше принципиальные схемы транзисторов npn и pnp, он может видно, что для транзисторов npn и pnp на входе применяется к эмиттеру, а вывод берется из коллекционер.Общая клемма для обеих цепей - это база.

Текущий поток в общей базе усилителя

Для для понимания, давайте рассмотрим транзистор NPN в общая базовая конфигурация.

npn-транзистор образуется, когда одиночный p-тип полупроводниковый слой зажат между двумя n-типами полупроводниковые слои.

переход база-эмиттер J E смещен вперед напряжение питания В ВЕ при коллектор-база переход J C обратно смещен напряжением питания В CB .

Срок к напряжению прямого смещения V BE , свободные электроны (основные носители) в области эмиттера испытывают сила отталкивания от отрицательной клеммы аккумулятора аналогично отверстия (большинство перевозчиков) в базовом регионе испытывают сила отталкивания от положительного вывода аккумулятор.

Как в результате свободные электроны начинают перетекать от эмиттера к базе аналогично дырки начинают перетекать от базы к эмиттеру. Таким образом бесплатно электроны, которые текут от эмиттера к базе и дыркам которые протекают от базы к эмиттеру, проводят электрические Текущий. Фактический ток переносится свободными электронами. которые перетекают от эмиттера к базе.Однако мы следуем общепринятый текущее направление от базы к эмиттеру. Таким образом электрический ток создается в области базы и эмиттера.

свободные электроны, которые текут от эмиттера к базе, будут Совместите с отверстиями в области основания аналогично отверстиям которые текут от базы к эмиттеру, будут сочетаться с электроны в эмиттерной области.

От На рисунке выше видно, что ширина базовой области очень тонкий. Поэтому лишь небольшой процент бесплатных электроны из области эмиттера объединятся с дырками в базовый регион и оставшееся большое количество свободных электроны пересекают базовую область и попадают в коллектор область. Большое количество свободных электронов, вошедших в регион коллектора испытает притягательную силу от положительный полюс аккумуляторной батареи.Таким образом, бесплатные электроны в области коллектора будут течь к положительный полюс аккумуляторной батареи. Таким образом, электрический ток равен производится в коллекторском регионе.

электрический ток, производимый в области коллектора, в основном за счет свободных электронов из области эмиттера аналогично электрический ток, производимый в базовой области, также в первую очередь за счет свободных электронов из эмиттерной области.Следовательно, ток эмиттера больше, чем базовый ток и ток коллектора. Ток эмиттера - это сумма тока базы и коллектора.

I E = I B + I C

ср Знайте, что ток эмиттера - это входной ток, а ток коллектора ток - это выходной ток.

выходной ток коллектора меньше входного эмиттера ток, поэтому коэффициент усиления по току этого усилителя на самом деле меньше 1.Другими словами, усилитель с общей базой ослабляет электрический ток, а не усиливает его.

база-эмиттер разветвление J E на входе действует как передний смещенный диод. Таким образом, усилитель с общей базой имеет низкий входное сопротивление (низкое сопротивление входящему току). На с другой стороны, переход коллектор-база J C при выходная сторона действует как обратная смещенный диод.Таким образом, усилитель с общей базой имеет высокий выходное сопротивление.

Следовательно, в усилитель с общей базой обеспечивает низкий входной импеданс и высокий выходное сопротивление.

Транзисторы с низким входным сопротивлением и высоким выходным сопротивлением обеспечивают высокий коэффициент усиления по напряжению.

Даже хотя коэффициент усиления по напряжению высокий, коэффициент усиления по току очень низкий и общий коэффициент усиления мощности общего базового усилителя низкий. по сравнению с другими конфигурациями транзисторных усилителей.

транзисторные усилители с общей базой в основном используются в приложения, где требуется низкий входной импеданс.

Усилитель с общей базой в основном используется как усилитель напряжения или текущий буфер.

Это тип схемы транзистора не очень распространен и не является так же широко используются, как и две другие конфигурации транзисторов.

Принцип работы pnp-транзистора с конфигурацией CB: То же, что и npn-транзистор с конфигурацией CB. Единственный разница в том, что свободные электроны npn-транзистора проводят большую часть ток, тогда как в транзисторе pnp отверстия проводят больше всего тока.

Кому полностью описать поведение транзистора с CB конфигурации, нам понадобится два набора характеристик: они

  • Ввод характеристики
  • Выход характеристики.

Ввод характеристики

входные характеристики описывают взаимосвязь между входными ток (I E ) и входное напряжение ( V BE ).

Первый, проведите вертикальную линию и горизонтальную линию. Вертикальная линия представляет ось y, а горизонтальная линия представляет ось x. В принимается входной ток или ток эмиттера (I E ) по оси y (вертикальная линия) и входное напряжение (V BE ) берется по оси x (горизонтальная линия).

Кому определить входные характеристики, выходное напряжение V CB (напряжение коллектор-база) поддерживается постоянным на уровне нуля вольт и входное напряжение V BE увеличено с нуля вольт на разные уровни напряжения. Для каждого уровня напряжения входное напряжение (В BE ), входной ток (I E ) записывается на бумаге или в любой другой форме.

Тогда кривая между входным током I E и входным напряжением V BE при постоянном выходном напряжении V CB (0 вольт).

Далее, выходное напряжение ( В CB ) увеличено с нуля вольт до определенного уровня напряжения (8 вольт) и поддерживается постоянным на 8 вольт. При увеличении выходного напряжения ( В, CB ), входное напряжение (V BE ) поддерживается постоянным на нуле вольт.После мы сохранили выходное напряжение ( V CB ) постоянная при 8 вольт, входное напряжение V BE равно увеличился от нуля вольт до различных уровней напряжения. Для каждый уровень входного напряжения (V BE ), входной ток (I E ) записывается на бумаге или в любом другая форма.

А Затем строится кривая между входным током I E и входное напряжение В BE при постоянном выходном напряжении В CB (8 вольт).

Это повторяется для более высоких фиксированных значений выходного напряжения (V CB ).

Когда выходное напряжение ( В, CB ) равно нулю и переход эмиттер-база J E смещен вперед входное напряжение (В BE ), переход эмиттер-база действует как обычный диод с p-n переходом. Итак, входные характеристики такие же, как прямые характеристики нормального pn переходной диод.

Падение напряжения кремниевого транзистора составляет 0,7 вольт и на германиевом транзисторе 0,3 вольта. В нашем случае это кремниевый транзистор. Итак, из приведенного выше графика мы видим, что после 0,7 В небольшое увеличение входного напряжения (В BE ) быстро увеличит входной ток (I E ).

Когда выходное напряжение ( В CB ) увеличено с нуля вольт до определенного уровня напряжения (8 вольт), эмиттер ток будет увеличиваться, что, в свою очередь, уменьшает ширина обедненной области на переходе эмиттер-база.Как результат, падение напряжения будет уменьшено. Следовательно, кривые смещен влево для более высоких значений вывода напряжение В CB .

Выход характеристики

выходные характеристики описывают взаимосвязь между выходной ток (I C ) и выходное напряжение ( CB В).

Первый, проведите вертикальную линию и горизонтальную линию. Вертикальная линия представляет ось y, а горизонтальная линия представляет ось x. В выходной ток или ток коллектора (I C ) берется по оси ординат (вертикальная линия) и выходное напряжение (В CB ) берется по оси абсцисс (горизонтальная линия).

Кому определить выходные характеристики, входной ток или ток эмиттера I E поддерживается постоянным равным нулю мА и выходное напряжение V CB увеличено с нуля вольт на разные уровни напряжения.Для каждого уровня напряжения выходное напряжение В CB , выходной ток (I C ) записывается.

А Затем строится кривая между выходным током I C и выходное напряжение В CB при постоянном входном токе I E (0 мА).

Когда ток эмиттера или входной ток I E равен 0 мА транзистор работает в области отсечки.

Далее, входной ток (I E ) увеличен с 0 мА до 1 мА, регулируя входное напряжение V BE и входное ток I E поддерживается постоянным на уровне 1 мА. В то время как увеличение входного тока I E , выходного напряжения V CB остается неизменным.

После мы сохранили входной ток (I E ) постоянным на уровне 1 мА, выходное напряжение ( В CB ) увеличено с нуля вольт на разные уровни напряжения.Для каждого уровня напряжения выходное напряжение ( CB V), выходной ток (I C ) записывается.

А Затем строится кривая между выходным током I C и выходное напряжение В CB при постоянном входном токе I E (1 мА). Эта область известна как активная область транзистор.

Это повторяется для более высоких фиксированных значений входного тока I E (Я.е. 2 мА, 3 мА, 4 мА и т. Д.).

От Из приведенных выше характеристик видно, что при постоянном входной ток I E , при выходном напряжении V CB увеличивается, выходной ток I C остается постоянный.

в область насыщения, оба перехода эмиттер-база J E и переход коллектор-база J C смещены в прямом направлении.Из приведенного выше графика мы видим, что внезапное увеличение ток коллектора при выходном напряжении V CB составляет переход коллектор-база J C смещен вперед.

Ранний эффект

Срок для прямого смещения переход база-эмиттер J E действует как диод с прямым смещением и из-за обратного смещения коллектор-база J C действует как обратносмещенный диод.

Следовательно, в ширина истощения область на переходе база-эмиттер J E составляет очень мала, тогда как ширина обедненной области на коллектор-базовый переход J C очень большой.

Если выходное напряжение V CB приложено к коллектор-базовый переход J C дополнительно увеличен, ширина обедненной области еще больше увеличивается.Базовый регион слабо легирован по сравнению с коллекторной областью. Так что область истощения проникает больше в базовую область и меньше в коллекторский регион. В результате ширина основания регион уменьшается. Эта зависимость базовой ширины от вывода напряжение (В CB ) известно как ранний эффект.

Если выходное напряжение V CB приложено к коллектор-база J C сильно увеличена, ширина основания может быть уменьшена до нуля и вызывает напряжение пробой транзистора.Это явление известно как удар через.

Транзистор параметры

Динамический ввод сопротивление (r i )

динамический входное сопротивление определяется как отношение изменения входного напряжение или напряжение эмиттера (В BE ) на соответствующее изменение входного тока или тока эмиттера (I E ), с выходным напряжением или напряжением коллектора (В CB ) держится на постоянном уровне.

Входное сопротивление общей базы усилитель очень низкий.

Динамический выход сопротивление (r o )

динамический выход сопротивление определяется как отношение изменения выходного напряжения или напряжение коллектора (В CB ) к соответствующему изменение выходного тока или тока коллектора (I C ), при сохранении входного тока или тока эмиттера (I E ) при постоянном.

Выходное сопротивление общего база усилителя очень высока.

Текущее усиление (α)

Текущий усиление транзистора в конфигурации CB определяется как соотношение выходного тока или тока коллектора (I C ) к входному току или току эмиттера (I E ).

коэффициент усиления по току транзистора в конфигурации CB меньше чем единство.Типичный коэффициент усиления по току обычного базового усилителя составляет 0,98.


Усилитель с общей базой BJT

- Курс аналоговой электроники

Усилитель с общей базой - это одна из трех основных конфигураций усилителей с одноступенчатым биполярным переходным транзистором (BJT), обычно используемых в качестве буфера тока или усилителя напряжения.В этой конфигурации вывод эмиттера транзистора служит входом, коллектор - выходом, а база является общей и соединена с землей (через Cb).

Эта схема обычно используется в высокочастотных усилителях, потому что ее входная емкость не страдает от эффекта Миллера, который ухудшает полосу пропускания конфигурации с общим эмиттером, а также из-за относительно высокой изоляции между входом и выходом.

Он также используется в качестве токового буфера, поскольку его коэффициент усиления по току приблизительно равен единице.Когда схеме предшествует каскад с общим эмиттером, это называется каскодной схемой. Каскодная схема имеет преимущества обеих конфигураций, такие как высокий входной импеданс и изоляция.

Анализ постоянного тока

Сначала мы перерисовываем схему, используя модель BJT DC. Конденсаторы считаются разомкнутой цепью постоянного тока и поэтому исключаются.

I B можно игнорировать, если \ begin {уравнение} 10R_2 B можно рассчитать, используя KVL как простую схему делителя напряжения. \ begin {уравнение} V_B = {R_2 \ over {R_1 + R_2}} V_S \ end {уравнение} Ток в узле E \ begin {уравнение} I_E = I_B + I_C \ end {уравнение} если I C намного больше, чем I B , I B можно игнорировать \ begin {уравнение} I_E = I_C \ end {уравнение}

Использование KVL (закон напряжения Кирхгофа) \ begin {уравнение} V_B = I_ER_4 + V_ {BE} \ end {уравнение} \ begin {уравнение} V_S = I_CR_3 + V_ {C} \ end {уравнение}

Чтобы получить максимальный размах выходного сигнала, вы должны выбрать такие номиналы резистора, чтобы VC составлял половину напряжения питания.

\ begin {уравнение} V_ {C} = {V_S \ более 2} \ end {уравнение}

Анализ переменного тока

Затем мы перерисовываем схему, используя модель малого сигнала BJT. Конденсаторы считаются закороченными по переменному току (R4 закорочен на Ce), а источники постоянного тока подключены к GND (земле). Рассчитать re

\ begin {уравнение} r_e = {v_T \ over I_E} \ end {уравнение}

Так как входное напряжение v и находится между r и и согласно закону Ома \ begin {уравнение} i_e = - {v_i \ over r_e} \ end {уравнение} отрицательный знак связан с направлением, т.е.

Выходное напряжение \ begin {уравнение} v_c = -i_cR_3 \ end {уравнение} инвертированный выход обусловлен текущим направлением.

Из KCL мы знаем, что \ begin {уравнение} i_e = i_b + i_c \ end {уравнение} Игнорируя i b из уравнения, поскольку оно мало по сравнению с i c , мы получаем \ begin {уравнение} v_c = -i_eR_3 \ end {уравнение}

Применяя уравнение 9 к уравнению 12, коэффициент усиления по напряжению усилителя равен \ begin {уравнение} {v_c \ over v_i} = {R_3 \ over r_e} \ end {уравнение}

Ток через R4 из-за Vi можно игнорировать, если

\ begin {уравнение} R_4> 10 r_e \ end {уравнение}

Так как мы можем игнорировать i b , то при проверке текущее усиление равно \ begin {уравнение} {i_c \ over i_e} = 1 \ end {уравнение}

Поскольку доходы от рекламы падают, несмотря на рост числа посетителей, нам нужна ваша помощь в поддержании и улучшении этого сайта, что требует времени, денег и тяжелого труда.Благодаря щедрости наших посетителей, которые давали раньше, вы можете пользоваться этим сайтом бесплатно.

Если вы получили пользу от этого сайта и можете, пожалуйста, отдайте 10 долларов через Paypal . Это позволит нам продолжаем в будущее. Это займет всего минуту. Спасибо!

Я хочу дать!

% PDF-1.3 % 44 0 объект > эндобдж xref 44 66 0000000016 00000 н. 0000001668 00000 н. 0000002483 00000 н. 0000002690 00000 н. 0000002951 00000 н. 0000003171 00000 п. 0000003355 00000 н. 0000004046 00000 н. 0000004229 00000 п. 0000004449 00000 н. 0000004669 00000 н. 0000005065 00000 н. 0000005285 00000 н. 0000005324 00000 н. 0000005346 00000 п. 0000008035 00000 н. 0000008057 00000 н. 0000010370 00000 п. 0000010392 00000 п. 0000012954 00000 п. 0000012976 00000 п. 0000015484 00000 п. 0000015506 00000 п. 0000017641 00000 п. 0000017663 00000 п. 0000019578 00000 п. 0000019729 00000 п. 0000019942 00000 п. 0000020291 00000 п. 0000020657 00000 п. 0000021031 00000 п. 0000021183 00000 п. 0000021386 00000 п. 0000021589 00000 п. 0000021880 00000 п. 0000022187 00000 п. 0000022391 00000 п. 0000022542 00000 п. 0000022946 00000 п. 0000023097 00000 п. 0000023119 00000 п. 0000025483 00000 п. 0000025505 00000 п. 0000027825 00000 н. 0000029790 00000 н. 0000033968 00000 п. 0000038312 00000 п. 0000040224 00000 п. 0000051137 00000 п. 0000058030 00000 п. 0000058249 00000 п. 0000058452 00000 п. 0000060107 00000 п. 0000060319 00000 п. 0000060397 00000 п. 0000063074 00000 п. 0000064692 00000 н. 0000064906 00000 п. 0000065115 00000 п. 0000070478 00000 п. 0000070839 00000 п. 0000071202 00000 п. 0000071406 00000 п. 0000072689 00000 п. 0000001761 00000 н. 0000002461 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 45 0 объект > эндобдж 108 0 объект > транслировать Hb``f`` {Ab, oN N | pBm'y ~ $ ˚0 ݛ [rNhk \ z ڰ J {x! 5˔rѐwM [z: ʲd7 / ̲98ÕNLJ.JCv / 0QS ִ uAo : 5lw2pfG "HVtq_Zn ھ 6 Ҡczw ݼ} YK XZʊ? Wr | n $ z: HmkfV_e գ 2 & X Rqxno, 8XgEj 7 / _﻾ = aPAF0) \ AI & W`ԁXC D "@ 2tFA!% UIFut` $ c` ڱ H? T ÆE \% \ Xo $ 80 га`9) AC # 0 и

BJT Схема усилителя с общей базой Работа и применение

Схема усилителя используется для увеличения мощности сигнала. Схема усилителя использует источник питания для увеличения мощности сигнала. Усиление, обеспечиваемое схемой усилителя, измеряется в единицах усиления усилителя.Коэффициент усиления усилителя - это отношение выходного сигнала к входному, которое всегда больше единицы. Усиление не изменяет частоту и форму волны. В этой статье мы обсудим схему усилителя с общей базой.

Коэффициент усиления усилителя (А) = Выход / (Вход)

Символ

На рисунке ниже показан символ усилителя.

Обозначение усилителя

Модуль усилителя

Модуль усилителя

Идеальный модуль усилителя имеет три важных свойства, а именно: входное сопротивление (Rin), выходное сопротивление (Rout) и, конечно, усиление, называемое усилением (A).Модуль усилителя объясняет общую систему усиления с входным и выходным сигналом. Импеданс Rin увеличивает мощность сигнала при усилении A, чтобы получить желаемый уровень сигнала. Rin должен быть бесконечным, а Rout должен быть нулевым.

Типы усилителей

В приведенной ниже таблице поясняются конфигурация, классификация и частота работы для различных сигналов.


Тип сигнала Конфигурация Классификация Рабочая частота
Малые сигналы Общий эмиттер (CE) Усилитель класса A Постоянный ток (DC)
Большие сигналы Общая база (CB) Усилитель класса B Аудиочастота (AF)
Общий коллектор (CC) Усилитель класса AB Радиочастота (RF)
Усилитель класса C Частоты УКВ, УВЧ и СВЧ

Различные конфигурации усилителя

Транзисторы

используются в усилителях в трех различных конфигурациях, а именно,

  • Общая база (CB)
  • Общий коллектор (CC)
  • Общий эмиттер (CE).

Схема с общим эмиттером является наиболее широко используемой конфигурацией. Эта схема имеет заземленный эмиттер. Эта схема обеспечивает средний уровень входного и выходного сопротивления. Усиление по напряжению и по току средние, а выход меняет вход.

Схема с общим коллектором широко используется в качестве буфера. Он называется Эмиттер-повторитель. Напряжение эмиттера соответствует напряжению базы. Это дает высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс. Имеет заземленный коллектор.

Схема с общей базой обеспечивает низкий входной импеданс и высокий выходной импеданс. База транзистора в этой конфигурации заземлена. Вход и выход находятся в фазе.

Схема усилителя с общей базой

В схемах усилителя используются транзисторы

NPN и PNP. И NPN, и PNP имеют вход на эмиттере транзистора, а выход - на коллекторе транзистора.

Конфигурация усилителя с общей базой

На приведенной ниже схеме показано, как реализована схема усилителя с общей базой.

Схема усилителя с общей базой

Ограничения смещения те же, но приложения сигналов разные. В этой схеме необходимо позаботиться о том, чтобы входной сигнал соответствовал правильному сопротивлению.

Характеристики схемы усилителя с общей базой

Ниже приведены характеристики схемы усилителя с общей базой.

  • Высокое усиление напряжения
  • Низкое усиление по току
  • Низкое усиление
  • Соотношение фаз на входе и выходе 0o
  • Имеет низкий входной импеданс
  • Обладает высоким выходным сопротивлением
Приложения

Используется схема усилителя с общей базой, где требуется низкий входной импеданс.Ниже приведены применения схемы общего базового усилителя.

  • Используется в предусилителях микрофонов с подвижной катушкой.
  • Используется в усилителях UHF и VHF RF.

Кроме того, любые вопросы относительно этой статьи или если вы хотите реализовать проекты по электротехнике и электронике для студентов инженерных специальностей, не стесняйтесь оставлять комментарии в нижеследующем разделе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *