Ojačevalnik skupnega oddajnika - značilnosti, pristranskost, rešeni primeri

Ta konfiguracija je znana kot konfiguracija skupnega oddajnika, ker se tu oddajnik uporablja kot skupni negativni priključek za vhodni osnovni signal in izhodno obremenitev. Z drugimi besedami, oddajniški terminal postane referenčni priključek tako na vhodni kot na izhodni stopnji (kar pomeni, da je osnovni in kolektorski priključek).

Ojačevalnik skupnega oddajnika je najpogosteje uporabljena konfiguracija tranzistorja, ki jo lahko vidimo na sliki 3.13 spodaj za tranzistorje pnp in npn.

V bistvu se tu kot vhod uporablja osnovni priključek tranzistorja, kolektor je konfiguriran kot izhod, oddajnik pa je povezan z obema (na primer, če je tranzistor NPN, je oddajnik lahko povezan z referenco ozemljitve), zato je dobil ime kot skupni sevalec. Za FET analogno vezje imenujemo ojačevalnik s skupnim virom.

Skupne značilnosti oddajnika

Tako kot skupna osnovna konfiguracija tudi tukaj sta dve vrsti značilnosti spet bistveni za popolno razlago narave nastavitve skupnega oddajnika: ena za vhodno ali osnovno-oddajniško vezje in naslednja za izhodno ali kolektorsko-oddajniško vezje.

Ta dva sklopa sta prikazana na sliki 3.14 spodaj:

Trenutne smeri toka oddajnika, kolektorja in baze so prikazane v skladu s standardnim običajnim pravilom.

Čeprav se je konfiguracija spremenila, razmerje za trenutni tok, ki je bilo vzpostavljeno v prejšnji skupni osnovni konfiguraciji, še vedno velja tukaj brez sprememb.

To je lahko predstavljeno kot: jaz JE = Jaz C + Jaz B in jaz C = Jaz JE .

Za našo trenutno konfiguracijo skupnega oddajnika so navedene izhodne značilnosti grafični prikaz izhodnega toka (I C ) v primerjavi z izhodno napetostjo (V TO ) za izbrani nabor vrednosti vhodnega toka (I B ).

Vhodne značilnosti lahko vidimo kot risanje vhodnega toka (I B ) proti vhodni napetosti (V BODI ) za dani niz vrednosti izhodne napetosti (V TO )

Upoštevajte, da značilnosti slike 3.14 kažejo vrednost I B v mikroamperih, namesto miliamperov za IC.

Ugotovimo tudi, da krivulje I B niso popolnoma vodoravne kot tiste, dosežene za I JE v konfiguraciji skupne osnove, kar pomeni, da lahko napetost kolektor-oddajnik vpliva na vrednost osnovnega toka.

Aktivno območje za konfiguracijo skupnega oddajnika lahko razumemo kot tisti odsek zgornjega desnega kvadranta, ki ima v lasti največjo količino linearnosti, to je tisto posebno območje, kjer so krivulje za I B ponavadi praktično naravnost in enakomerno razporejene.

Na sliki 3.14a je to področje mogoče videti na desni strani navpične črtkane črte na V Cesate in čez krivuljo I B enako nič. Regija na levi strani V Cesate je znano kot območje nasičenja.

Znotraj aktivne regije ojačevalnika s skupnim oddajnikom bo povezava kolektor-osnova preusmerjena, medtem ko bo povezava baza-oddajnik usmerjena naprej.

Če se spomnite, so bili to popolnoma enaki dejavniki, ki so obstajali v aktivnem območju nastavitve skupne baze. Aktivno območje konfiguracije skupnega oddajnika bi lahko izvedli za ojačanje napetosti, toka ali moči.

Zdi se, da mejno območje za konfiguracijo skupnega oddajnika ni lepo označeno v primerjavi s konfiguracijo skupnega baze. Upoštevajte, da v značilnostih kolektorjev na sliki 3.14 I C v resnici ne ustreza ničli, medtem ko I B je nič.

Za konfiguracijo skupne baze, kadar koli je vhodni tok I JE se zgodi, da je blizu ničle, kolektorski tok postane enak le povratnemu nasičenemu toku I KAJ , da je krivulja I JE = 0 in napetostna os sta bili ena za vse praktične namene.

Vzrok za to spremembo značilnosti kolektorja bi lahko ocenili z ustreznimi spremembami enačb. (3.3) in (3.6). kot je navedeno spodaj:

Z oceno zgoraj obravnavanega scenarija, kjer je IB = 0 A, in z zamenjavo tipične vrednosti, kot je 0,996 za α, lahko dosežemo nastali kolektorski tok, kot je izraženo spodaj:

Če upoštevamo I CBO kot 1 μA, nastali kolektorski tok z I B = 0 A bi bilo 250 (1 μA) = 0,25 mA, kot je prikazano v značilnostih slike 3.14.

V vseh naših prihodnjih razpravah je kolektorski tok določen s pogojem I B = 0 μA bo imel zapis, kot določa naslednja enačba (3.9).

Pogoje, ki temeljijo na zgornjem novo vzpostavljenem toku, bi lahko prikazali na naslednji sliki 3.15 z uporabo njegovih referenčnih navodil, kot je opisano zgoraj.

Za omogočanje ojačanja z minimalnimi popačenji v načinu skupnega oddajnika je mejna vrednost določena s tokom kolektorja I C = Jaz DIREKTOR.

Pomeni območje tik pod I B = 0 μA se je treba izogibati, da zagotovite čist in neizkrivljen izhod ojačevalnika.

Kako delujejo običajni oddajniški tokokrogi

Če želite, da konfiguracija deluje kot logično stikalo, na primer z mikroprocesorjem, bo konfiguracija predstavila nekaj interesne točke: najprej kot mejna točka, drugi pa kot območje nasičenja.

Mejna vrednost je lahko idealno nastavljena na I C = 0 mA za navedeni V TO Napetost.

Od I Izvršni direktor i s ponavadi precej majhen za vse silicijeve BJT-je, bi se ločitev lahko uporabila za preklopna dejanja, ko sem B = 0 μA ali I C = Jaz direktor

Če se spomnite v običajni osnovni konfiguraciji, je bil nabor vhodnih značilnosti približno določen z enakomerno črto, ki vodi do rezultata V BODI = 0,7 V, za vse stopnje I JE ki je bil večji od 0 mA

Isto metodo lahko uporabimo tudi za konfiguracijo skupnega oddajnika, ki bo dala približno ekvivalent, kot je prikazano na sliki 3.16.

Slika 3.16 Kosasto-linearni ekvivalent za značilnosti diode na sliki 3.14b.

Rezultat je v skladu z našim prejšnjim odbitkom, v skladu s katerim bo napetost osnovnega oddajnika za BJT znotraj aktivne regije ali stanja vklopa 0,7 V, to pa bo določeno ne glede na osnovni tok.

Rešen praktični primer 3.2

Kako pristranski ojačevalnik s skupnim oddajnikom

Primerno pristranskost ojačevalnika s skupnim oddajnikom je mogoče določiti na enak način, kot je bil izveden za omrežje skupne baze .

Recimo, da ste imeli npn tranzistor, kot je prikazan na sliki 3.19a, in ste želeli z njim uveljaviti pravilno pristranskost, da bi vzpostavili BJT v aktivni regiji.

Za to bi morali najprej navesti I JE smer, kot jo dokazujejo puščice v simbolu tranzistorja (glej sliko 3.19b). Po tem bi morali natančno določiti druge trenutne smernice v skladu s trenutnim pravnim razmerjem Kirchhoffa: I C + Jaz B = Jaz JE.

Nato morate uvesti napajalne vodnike s pravilnimi polarnostmi, ki dopolnjujejo smeri I B in jaz C kot je prikazano na sliki 3.19c, in na koncu zaključite postopek.

Na podoben način bi lahko bil pnp BJT tudi pristranski v svojem načinu skupnega oddajnika, za to morate preprosto obrniti vse polaritete slike 3.19.

Tipična uporaba:

Nizkofrekvenčni napetostni ojačevalnik

Spodaj je prikazan standardni prikaz uporabe ojačevalnega vezja s skupnim oddajnikom.

Vezje, povezano z izmeničnim tokom, deluje kot ojačevalnik za prestavljanje nivoja. V tem primeru naj bi padec napetosti osnovni oddajnik znašal okoli 0,7 voltov.

Vhodni kondenzator C se znebi katerega koli enosmernega vhodnega elementa, medtem ko se upora R1 in R2 uporabljata za izravnavo tranzistorja, da je lahko v celotnem obsegu vhoda v aktivnem stanju. Izhod je replikacija AC komponente vhoda na glavo, ki je bila ojačana z razmerjem RC / RE in premaknjena skozi ukrep, ki so ga določili vsi 4 upori.

Ker je RC običajno precej masiven, je lahko izhodna impedanca na tem vezju res velika. Da bi zmanjšali to skrb, je RC čim manjši, ojačevalnik pa spremlja napetostni vmesnik, kot je oddajnik.

Radijska frekvenčna vezja

Ojačevalniki s skupnim oddajnikom se včasih uporabljajo tudi v radijska frekvenčna vezja , na primer za ojačanje šibkih signalov, ki jih prejema antena. V takih primerih ga običajno nadomesti obremenitveni upor, ki vključuje nastavljeno vezje.

To lahko dosežemo, da omejimo pasovno širino na določen tanek pas, strukturiran po želeni delovni frekvenci.

Poleg tega dovoljuje vezju, da deluje na večjih frekvencah, ker mu uglašeno vezje omogoča odmevanje vseh medelektrodnih in tekaških kapacitivnosti, ki na splošno prepovedujejo frekvenčni odziv. Skupni oddajniki se lahko pogosto uporabljajo tudi kot ojačevalniki z nizkim šumom.