Схема подключения транзистора с общей базой: СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА

Содержание

Особенности схемы с общей базой. Достоинства и недостатки. — КиберПедия

Навигация:

Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные

Топ:

Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие…

Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит…

Интересное:

Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является…

Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей…

Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все.

..

Дисциплины:

Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 13Следующая ⇒

Усилительный каскад с общей базой (ОБ) — одна из трёх типовых схем построения электронных усилителей на основе биполярного транзистора. Характеризуется отсутствием усиления по току (коэффициент передачи близок к единице, но меньше единицы), высоким коэффициентом усиления по напряжению и умеренным (по сравнению со схемой с общим эмиттером) коэффициентом усиления по мощности. Входной сигнал подаётся на эмиттер, а выходной снимается с коллектора. При этом входное сопротивление очень мало, а выходное — велико. Фазы входного и выходного сигнала совпадают.

Особенностью схемы с общей базой является минимальная среди трёх типовых схем усилителей «паразитная» обратная связь с выхода на вход через конструктивные элементы транзистора. Поэтому схема с общей базой наиболее часто используется для построения высокочастотных усилителей, особенно вблизи верхней границы рабочего диапазона частот транзистора.

Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1]

Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.

Достоинства:

Хорошие температурные и частотные свойства.

Высокое допустимое напряжение

Недостатки схемы с общей базой :

Малое усиление по току, так как α < 1

Малое входное сопротивление

Два разных источника напряжения для питания.

Динистор.

Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами.

Суть работы динистора заключается в том, что при прямом включении он не пропускает ток до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет определённого значения. Значение этого напряжения имеет определённую величину и не может быть изменено. Это связано с тем, что динистор является неуправляемым тиристором – у него нет третьего, управляющего, вывода.

Вольт-амперная характеристика симметричного динистора

Билет №7

1) Прямое смещение р-n перехода:

p-n-Перехо́д или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Если приложить внешнее напряжение так, чтобы созданное им электрическое поле было направленным противоположно направлению электрического поля между областями пространственного заряда, то динамическое равновесие нарушается, и дрейфовый ток преобладает над диффузионным током, быстро нарастая с повышением напряжения. Такое подключение напряжения к p-n-переходу называется прямым смещением.

2) Схема включения транзистора с общим эмиттером, параметры:

Входным током является ток базы , а выходным – ток коллектора . Выходным напряжением является падение напряжения на сопротивлении нагрузки . Основные параметры, характеризующие эту схему включения определим из выражений:

1. Коэффициент усиления по току :

2. Входное сопротивление транзистора в схеме с общим эмиттером:

3. Коэффициент передачи по напряжению:

4. Коэффициент передачи по мощности:

Разновидности тиристоров.

Функционально тиристоры различаются на обладающие односторонней и двусторонней проводимостью, и также имеющие управляющий электрод и не имеющие его.

· динистор (диодный тиристор, диод Шокли) — тиристор с односторонней проводимостью без управляющего электрода;

· тринистор (триодный тиристор или просто тиристор) — то же с управляющим электродом.

· симистор — двунаправленный тиристор.

Тиристоры с односторонней проводимостью в обратном направлении всегда закрыты. В соответствии с направлением, к котором тиристор может пропускать ток, силовые электроды именуются катодом и анодом (отрицательный и положительный электроды соответственно). Тиристоры с двусторонней проводимостью (симисторы) могут пропускать ток в обоих направлениях, таким образом их возможно применять для управления переменным током.

Билет №8

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

..

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства…

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций…

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой…



Сравнение схем включения транзисторов | Основы электроакустики

Сравнение схем включения транзисторов

 

Схемы включения биполярных транзисторов.  Сравнительные данные свойств транзисторов в схемах с ОБ, ОК и ОЭ приведены в таблице

 

 

В схеме с общей базой эмиттерный переход включен в прямом направлении, поэтому при незначительных изме­нениях напряжения ДUэ сильно меняется ток ДIэ, вследствие чего входное сопротивление транзистора rвх = ДUэ/ДIэ при UK=const мало (десятки омов). Коллекторный переход включен в обратном направлении, поэтому изменения напряжения на этом переходе ДUк незначительно влияют на изменения тока ДIк, вследствие чего вы­ходное сопротивление гвых = ДUк/ДIк при Iэ=const велико (до не­скольких мегаомов). Большое различие входных и выходных сопро­тивлений затрудняет согласование каскадов в многокаскадных уси­лителях. 

Таблица

Параметры

Сравнительные показатели свойств транзисторов в схемах

с общей базой

с общим эмитте­ром

с общим коллек­тором

Коэффициенты передачи по току

0,6 — 0,95

 

Десятки — сотни

Больше, чем в схеме с ОЭ

усиления по напря

жению

Тысячи

Меньше, чем в схеме с ОБ

0,7 — 0,99

усиления по мощности

Менее чем на  схеме с ОЭ

Большое (тысячи)

Меньше, чем в схеме с ОЭ

Сопротивление:

 

 

 

входное

 

 

Малое (единицы — десятки омов)

Большое (десятки —тысячи омов)

Большое (сотни килоомов)

 

выходное

 

Большое (тысячи омов — единицы мегаомов)

Сотни омов, —

десятки килоомов

Единицы омов — десятки килоомов

Сдвиг фаз

180°

В схеме с ОБ входным (управляющим) является ток Iэ, а выходным — ток Iк. Последний всегда меньше тока эмиттера, так как часть инжектируемых носителей заряда рекомбинирует в базе, по­этому а=ДIк/ДIэ<1. Коэффициент усиления по напряжению Kн в схеме велик, поскольку изменения токов на входе ДIэ и выходе ДIк почти одинаковы, а rВЫх>rвх. Коэффициент усиления по мощности также велик (Kм=аKн=1000). Эмиттерный переход включается в проводящем направлении, поэтому изменения тока 13, а следователь­но, и тока Iк происходят без фазового сдвига (Ф=0°).

В схеме с общим эмиттером управляющим служит ток базы Is — Is — Iк. Поскольку большинство носителей зарядов, инжектиру­емых эмиттером, достигает коллекторной области [Iк= (0,9 ч-0,99) Iэ] и лишь незначительная часть рекомбинирует в базе, ток базы мал: Iб=(0,01-0,1) Iэ. При этих условиях Kтэ = ДIк/ДIб>Kтб=ДIк/ДIэ и составляет 10 — 150. Усиление по напряжению примерно такое же, как и в схеме с ОБ. Благодаря высокому коэффициенту передачи тока эта схема обеспечивает большое (Kм до 10000) уси­ление по мощности.

Напряжение в схеме с ОЭ на входе U3 и выходе UK одного по­рядка, поэтому гВх=ДUэ/ДIэ здесь больше, чем в схеме с ОБ, и до­стигает десятков — тысяч омов. В этой схеме напряжение коллектор­ного источника Ек частично приложено к эмиттерному переходу, по­этому изменения ДUк вызывают большие изменения тока ДIк, вслед­ствие чего rвых=ДUк/ДIк при Iб=const меньше, чем в схеме с ОБ, что облегчает согласование каскадов в многокаскадных усилителях.

В схеме с ОЭ положительные полуволны подводимого напряже­ния сигнала действуют в противофазе с напряжением смещения, по­этому ток Iэ, а следовательно, и Iк уменьшаются; отрицательные полуволны сигнала действуют согласованно с напряжением смеще­ния, и токи 1д и Iк возрастают. В результате напряжение сигнала, снимаемое с нагрузки в выходной цепи, будет (по отношению к об­щей точке схемы) противофазным с напряжением подводимого сиг­нала (т. е. ф=180°).

В схеме с общим коллектором входным является ток Iб, а вы­ходным Iэ. Так как во входной цепи проходит малый ток базы, входное сопротивление rВX=ДUвх/ДIвх достигает десятков килоомов, Выходное напряжение в схеме приложено к эмиттерному переходу, поэтому малые изменения этого напряжения вызывают большие изменения Iэ, вследствие чего rВых=ДUвых/ДIвых мало (десятки омов).

Напряжение подводимого сигнала Uвх и выходное напряжение Uвых в схеме действуют встречно, т. е. U36 = Uвx — Uвых. Для полу­чения на эмиттерном переходе требуемого напряжения необходимо скомпенсировать выходное напряжение, что достигается при Uвх>Uвых. В этих условиях схема с ОК не дает усиления по напря­жению (Kн<1). Коэффициент передачи по току Kт=ДIэ/ДIб =ДIэ/(ДIэ — ДIк) = 1/(1 — а) здесь несколько больше, чем в схеме с ОЭ. Отсутствие усиления по напряжению приводит к снижению усиления по мощности против схем с ОБ и ОЭ.

В схеме отрицательные полуволны подводимого напряжения сигнала Uвх действуют встречно напряжению смещения, поэтому результирующее прямое напряжение на эмиттерном переходе и ток Iэ=Iб+Iк уменьшаются. При этом напряжение сигнала, снимаемое с нагрузки в цепи эмиттера, повторяет фазу напряжения подводи­мого сигнала, т. е. Ф=0 (эмиттерный повторитель). 

Схема с ОИ является инвертирующим усилителем, способным усиливать сигналы по напряжению и току и обладает сравнительно небольшими междуэлектродными емкостями, (Сзи=1-20 пФ; Сзс=0,5-8 пФ; Сси<Сзи). Входная емкость СВх.и = Сзи+СэС, проход­ная Спр.и = Сзс, выходная СВых.и=Сзс+ССи. Крутизна S характе­ристики Iс=Ф(Uз) представляет собой внешнюю проводимость пря­мой передачи и для транзисторов малой мощности составляет 0,5 — 10 мСм. Выходное сопротивление сравнительно велико (обычно многократно превышает сопротивление нагрузки), поэтому коэф­фициент усиления каскада &»5Rн достигает десятков единиц. Вход­ное сопротивление (если пренебречь областями очень низких и вы­соких частот) .носит емкостной характер; входная емкость Свх= — Сэя+SRнСзс. Поскольку междуэлектродные емкости малы, на па­раметры схемы существенно влияют емкости монтажа См= 1-5-3 пФ. Общая шунтирующая емкость С0=СЕ1+См определяет частоту верхнего среза fв.ср=1/(2пС0Rн).

Схема с ОЗ подобно схеме с ОБ не изменяет полярности сиг­нала и обеспечивает его-усиление по напряжению аналогично уси­лению сигнала в схеме с ОИ. Входное сопротивление гвх= U3m/Iит вследствие потребления от источника сигнала сравнительно боль­шого тока Iст=Iит=SUзот оказывается незначительным. Выходное сопротивление rвых~rси(1+SRи) из-за влияния отрицательной об­ратной связи по току (элементом которой является внутреннее со­противление источника сигнала RИ) велико. Влияние емкостной составляющей входной проводимости мало (так как она шунтиро­вана сравнительно большой активной проводимостью gВх=1/rвх=S), поэтому каскад с ОЗ более широкополосен, чем схема с ОИ.

Схема с ОС не меняет фазу входного сигнала на выходе (истоковый повторитель), значительно усиливает ток (но не может усиливать напряжение), обладает высоким активным входным со­противлением, малой входной емкостью СВх = Сзс+С3и(1 — K), где K. = Ucm/UC3m=SRн/(1+SRн), и небольшим выходным сопротивле­нием r=l/S (близким к входному сопротивлению схемы с, ОЗ), большой широкополосностью благодаря малой входной емкости.

Схемы составных транзисторов. Составной транзистор пред­ставляет собой комбинацию двух (и более) транзисторов, соеди­ненных таким образом, что число внешних выводов этой комбинированной схемы равно числу выводов одиночного транзистора. Составной транзистор, выполненный по схеме сдвоенного эмиттер-ного повторителяне изменяет полярности сигнала, об­ладает большим коэффициентом передачи тока hzi=hziVihziVz, име­ет большое входное и малое выходное сопротивления.

Составной транзистор в виде усилителя на разноструктурных (р-n-р и n-р-n) транзисторах содержит два каскада с ОЭ с глубокой последовательной ООС по напряжению. Поскольку каждый каскад изменяет полярность сигнала, в целом схема пред­ставляет собой неинвертирующий усилитель. С выхода схемы напряжение подается на вход (эмиттер первого транзистора) в про-тивофазе с входным сигналом, подводимым к цепи базы. Приве­денный составной транзистор обладает свойствами эмиттерного повторителя. Его коэффициент усиления меньше единицы, а из-за ОС входное сопротивление велико, выходное мало. Точкой малого выходного сопротивления является коллектор транзистора V2, так как от него начинается цепь ОС по напряжению, поэтому вывод коллектора транзистора V2 играет роль эмиттера составного тран­зистора, а вывод эмиттера V2 — роль его коллектора. При выбранных структурах транзисторов, VI и V2 схема обладает свой­ствами р-n-р-транзистора.

Составной транзистор, выполненный по каскодной схеме представляет собой усилитель, в котором транзистор VI включен по схеме с ОЭ, a V2 — по схеме с ОБ. Схема эквивалент­на одиночному транзистору, включенному по схеме с ОЭ с пара* метрами, близкими к параметрам транзистора VI. Последний обла­дает высоким выходным сопротивлением, что обеспечивает транзи« стору V2 получение широкой полосы частот

Схемы включения транзисторов с общим эммитером, с общим коллектором, с общей базой.

Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

КАТЕГОРИИ:

Археология
Биология
Генетика
География
Информатика
История
Логика
Маркетинг
Математика
Менеджмент
Механика
Педагогика
Религия
Социология
Технологии
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву



Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 10Следующая ⇒

Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх. Входное сопротивление Rвх = Uвх/Iвх.

Схема включения с общей базой

Среди всех трех конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Фаза сигнала не инвертируется.

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощных транзисторов, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.

Достоинства

· Хорошие температурные и частотные свойства.

· Высокое допустимое напряжение

Недостатки схемы с общей базой

· Малое усиление по току, так как α < 1

· Малое входное сопротивление

· Два разных источника напряжения для питания.

Схема включения с общим эмиттером

Iвых = Iк
Iвх = Iб
Uвх = Uбэ
Uвых = Uкэ

· Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх = Iк/Iб = Iк/(Iэ-Iк) = α/(1-α) = β [β>>1].

· Входное сопротивление: Rвх = Uвх/Iвх = Uбэ/Iб.

Достоинства

· Большой коэффициент усиления по току.

· Большой коэффициент усиления по напряжению.

· Наибольшее усиление мощности.

· Можно обойтись одним источником питания.

· Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.


Недостатки

· Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой.

Схема с общим коллектором

Iвых = Iэ
Iвх = Iб
Uвх = Uбк
Uвых = Uкэ

· Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх = Iэ/Iб = Iэ/(Iэ-Iк) = 1/(1-α) = β [β>>1].

· Входное сопротивление: Rвх = Uвх/Iвх = (Uбэ + Uкэ)/Iб.

Достоинства

· Большое входное сопротивление.

· Малое выходное сопротивление.

Недостатки

· Коэффициент усиления по напряжению меньше 1.

Схему с таким включением называют «эмиттерным повторителем».

 

 

Схемы логических элементов на транзисторах

Инверсия функции конъюнкции. Операция И-НЕ (штрих Шеффера)

И-НЕ

Мнемоническое правило для И-НЕ с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:

· «1» тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «0»,

· «0» тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «1»

Инверсия функции дизъюнкции. Операция ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса)

ИЛИ-НЕ

Мнемоническое правило для ИЛИ-НЕ с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:

· «1» тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «0»,

· «0» тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «1»

 


Дифференциальный каскад, операционные усилители

Дифференциальный каскад— электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений.

Выходной сигнал дифференциального усилителя может быть как однофазным, так и дифференциальным. Это определяется схемотехникой выходного каскада.

Дифференциальный усилитель необходим в случаях, когда информацию несёт не абсолютное значение напряжения в некоторой точке, а разность напряжений между двумя точками.

Если на вход 1(U in+) даем сигнал, то Т1 (Q1) откр. следовательно Т2 (Q2)закрыт. На выходе(Uout) +Uпит. Увел. на вх.1 увел. на вых.

Если на вход 2 (U in -)даем сигнал, то Т2 (Q2)откр. следовательно Т1(Q1) закрыт. На выходе(Uout) -Uпит. Увел. вх.2 уменьш.на выходе.

 

Операционный усилитель

Базовый пример включения в схему операционного усилителя приведен на рис. 7.13.

из схемы, достаточно подать на вход ОУ сигнал (с микрофона), и он появится на выходе ИС, усиленный в заданное число раз. Усиленный выходной сигнал может управлять, например, колонками. Коэффициент усиления операционного усилителя зависит от соотношения сопротивлений резисторов R1 и R2: Ку = R2 / R1 В схеме, показанной на рис. 7.13, операционный усилитель используется в инвертирующем режиме; это значит, что входной сигнал меняет свою полярность перед тем, как попасть на выход. Такой режим работы используется потому, что в неинвертирующем режиме часто можно столкнуться с проблемами появления паразитных шумов.

Генератор сигналов

Генератор сигналов — это устройство, позволяющее получать сигнал определённой природы (электрический, акустический и т.д.), имеющий заданные характеристики (форму, энергетические или статистические характеристики и т. д.). Генераторы широко используются для преобразования сигналов, для измерений и в других областях. Состоит из источника (устройства с самовозбуждением, например усилителя охваченного цепью положительной обратной связи) и формирователя (например, электрического фильтра)

Мультивибратор — релаксационный генератор сигналов электрических прямоугольных колебаний с короткими фронтами. Мультивибратор является одним из самых распространённых генераторов импульсов прямоугольной формы, представляющий собой двухкаскадный резистивный усилитель с глубокой положительной обратной связью.

Принцип действия

Схема транзисторного мультивибратора с коллекторно-базовыми ёмкостными связями.

Схема может находиться в одном из двух нестабильных состояний и периодически переходит из одного в другое и обратно. Фаза перехода очень короткая благодаря положительной обратной связи между каскадами усиления.

Состояние 1: Q1(Т1) закрыт, Q2 открыт и насыщен, C1 быстро заряжается базовым током Q2 через R1 и Q2, после чего при полностью заряженном C1 (полярность заряда указана на схеме) через R1 не течет ток, напряжение на C1 равно (ток базы Q2)* R2, а на коллекторе Q1 — питанию. Напряжение на коллекторе Q2 невелико (падение на насыщенном транзисторе). C2, заряженный ранее в предыдущем состоянии 2 (полярность по схеме), начинает медленно разряжаться через открытый Q2 и R3. Пока он не разрядился, напряжение на базе Q1 = (небольшое напряжение на коллекторе Q2) — (большое напряжение на C2) — то есть отрицательное напряжение, наглухо запирающее транзистор.

Состояние 2: то же в зеркальном отражении (Q1 открыт и насыщен, Q2 закрыт).

Переход из состояния в состояние: в состоянии 1 C2 разряжается, отрицательное напряжение на нём уменьшается, а напряжение на базе Q1 — растет. Через довольно длительное время оно достигнет нуля. Разрядившись полностью, С2 начинает заряжаться в обратную сторону, пока напряжение на базе Q1 не достигнет примерно 0,6 В.

Это приведет к началу открытия Q1, появлению коллекторного тока через R1 и Q1 и падению напряжения на коллекторе Q1 (падение на R1). Так как C1 заряжен и быстро разрядиться не может, это приводит к падению напряжения на базе Q2 и началу закрытия Q2. Закрытие Q2 приводит к снижению коллекторного тока и росту напряжения на коллекторе (уменьшение падения на R4). В сочетании с перезаряженным C2 это ещё более повышает напряжение на базе Q1. Эта положительная обратная связь приводит к насыщению Q1 и полному закрытию Q2. Такое состояние (состояние 2) поддерживается в течение времени разряда C1 через открытый Q1 и R2.

Мультивибратор – это электронный узел для формирования импульсов прямоугольной формы требуемыми параметрами. Он представляет собой двухкаскадный резистивный усилитель со 100% положительной обратной связью. Элементами положительной обратной связи являются конденсаторы Сб1 и Сб2 , которые соединяют коллектора транзисторов VT1, VT2 с базами транзисторов VT2, VT1.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒



Читайте также:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры



Последнее изменение этой страницы: 2016-07-16; просмотров: 592; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia. su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 176.9.44.166 (0.013 с.)

4,5,6. Схема включения транзистора с общей базой и её коэффициенты.

При рассмотрении усилительных свойств переменных сигналов транзисторов схемы их включения можно рассматривать без источников питания, поскольку в сравнении с другими сопротивления источников оказываются весьма малыми.

Включение транзистора возможно по трём схемам: с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Схему усилительной ячейки на транзисторе с общей базой можно применять на высоких частотах, однако она имеет коэффициент усиления по току меньше 1 и малое входное сопротивление.

Коэффициент усиления по току:

Kiб=iвх/iвых=ik/iэ=α<1

К

Uвых

оэффициент усиления по напряжению:

KUб=Uвых/iвх=ikRHб/iэRвхбRH/Rвх>1

коэффициент усиления по мощности:

KPб=KiKU=α2 RHб/Rвхб>1

Здесь Rнб – сопротивление нагрузочного резистора

в схеме с общей базой; Rвхб – входное сопротивление усилительного каскада.

Как выводить формулы:

Общие формулы, независимые от схемы включения транзистора:

— коэффициент усилительного каскада по току Ki=iвых/iвх

— коэффициент усиления по напряжению KU=Uвых/Uвх i, u

— коэффициент усиления по мощности KP=KiKU мгновенные значения

— входное сопротивление каскада Rвх=Uвх/iвх

За основной электрод, от которого отсчитываются напряжения, в данной схеме принимается база. Эмиттерная цепь – входная, а коллекторная – выходная.

Отсюда Kiб=iвых/iвх=ik/iэ=α , где ik – ток коллектора, iэ – ток эмиттера.

Соотношение между токами эмиттера, коллектора и базы для схемы с общей базой: iэ=ik+iб, где iб – ток базы.

Входящее в выражение для коэффициента усиления по напряжению входное сопротивление для этой схемы оказывается равным Rвхб=Uэб/iэ=Rэб. Это сопротивление открытого pn-перехода. Rэб~ 10-100 Ом.

В усилителях на транзисторах сопротивление коллекторного перехода RH>> сопротивления слоя базы Rб>> сопротивления эмиттерного перехода Rэ. Поэтому KU>1.

В соответствии с условными положительными направлениями напряжений нетрудно установить, что сигналы на входе и на выходе схемы с общей базой совпадают по фазе.

Наиболее часто используют схему с общим эмиттером, с помощью которой возможно осуществить усиление по току, по напряжению и наибольшее по сравнению с другими схемам усиление по мощности. У схемы ОЭ малое входное сопротивление, порядка сотен Ом.

Во многих справочниках по транзисторам даётся коэффициент усиления по току для схемы ОЭ: β=ik/iб. β~10-100.

Связь β c α можно выразить из системы: α=ik/iэ β=α/(1-α),

iэ=ik+iб или α=β/(1+ β)

За основной электрод, от которого отсчитываются напряжения, в данной схеме принимается эмиттер. Цепь базы – входная, а коллекторная цепь– выходная.

Тогда коэффициент усиления по току Kiэ=ik/iб=β=α/(1-α).

Так какα~0.91-0.99, коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером оказывается больше 1 эта схема может быть использована для усиления тока.

Выражение для коэффициента усиления по напряжению для этой схемы:

Kuэ=Uвых/Uвх=ikRHэ/(iбRвхэ)=β RHэ/Rвхэ.

Входное сопротивление в этой схеме: Rвхэ=Uвх/iвх=Uэб/iб

Выразим ток базы через ток эмиттера: iб=iэ(1-α)

Подставим в выражение для входного сопротивления: Rвхэ= Uэб/iэ(1-α)=Rэб/(1-α)=Rэб(1+ β)

Тогда KUэ=βRHэ/(1+ β)RэбRHэ/ Rэб.

СопротивлениеRэб открытого перехода обычно << нагрузочного сопротивления RHэ, поэтому KUэ>1 схема ОЭ может быть использована и для усиления напряжения.

Коэффициент усиления по мощности:

Kpэ=KiэKUэ=β2RHэ/(1+ β)RЭб2 RHэ/(1-α)RЭб.

Если проанализировать это выражение, то можно доказать, что схема ОЭ может быть использована и для усиления мощности.

При этом в соответствии с условным положительным направлением напряжение в схеме ОЭ входной и выходной сигналы находятся в противофазе, то есть сдвинуты относительно друг друга на угол, равный 1800.

Три способа включения транзисторов

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 24Следующая ⇒

Транзистор имеет три электрода: эмиттер, базу и коллектор. На вход транзистора подводится входной сигнал, а с выхода снимается выходной. Для подачи входного сигнала нужны два электрода, а для снятия — ещё два. Так как электродов у транзистора три, то один из них делают общим для входного и выходного сигналов. Существует несколько способов включения транзистора: схема с общей базой, схема с общим эмиттером, схема с общим коллектором. В каждой из этих схем один из выводов транзистора служит общей точкой, а два других являются входом и выходом.

Рис. 4.5. Схемы включения транзисторов (рисунок выполнен авторами)

Фазовые соотношения для входных и выходных сигналов показаны на схемах. Следует обратить внимание на то, что в схеме с ОЭ фаза выходного сигнала изменяется на 180о по отношению к фазе входного.

Таблица 2. Особенности схем включения транзисторов

Тип соединения Входное сопротивление Выходное сопротивление Усиление по напряжению Усиление по току Усиление по мощности
ОБ Низкое Высокое Высокое < 1 Среднее
ОЭ Среднее Среднее Среднее Среднее Высокое
ОК Высокое Низкое < 1 Среднее Среднее

 

Транзистор как четырехполюсник

Биполярный транзистор в различных схемах подключения можно представить как четырехполюсник и, соответственно, рассчитать его параметры для любой схемы. Для транзистора характерны два значения тока I1 и I2 и два значения напряжения U1 и U2 (рис. 4.6).

Рис.4.6. Представление транзистора как четырёхполюсника (рисунок выполнен авторами)

I1, U1 — ток и напряжение на входе транзистора; I2, U2 — ток и напряжение на выходе транзистора.

В зависимости от того, какие из этих величин взять за независимые переменные, а какие — за зависимые, линейный четырехполюсник можно описать шестью различными системами уравнений. На практике используются три основных зависимости между входными и выходными величинами, которые отражены в таблице 2.

Таблица 2. Зависимости между входными и выходными вкличинами четырехполюсника

Независимые переменные I1, I2 U1, U2 I1, U2
Зависимые переменные U1, U2 I1, I2 U1, I2

В соответствии с этими зависимостями можно получить три системы параметров транзистора: система Z — параметров, система Y — параметров и система H — параметров.

Система z-параметров

Если в качестве входных параметров биполярного транзистора как четырехполюсника взять токи I1 и I2, а напряжения U1 и U2 определять как функции этих токов, то связь напряжений и токов в линейном приближении будет иметь вид:

U1 = z11I1 + z12I2;

U2 = z21I1 + z22I2.

Коэффициенты zik в этих уравнениях определяются следующим образом:

z11 = U1/I1 при I2 = 0 и Z22 = U2/I2 при I1 = 0

z11, z22 — входное и выходное сопротивления;

Z12 = U1/I2 при I1 = 0 и Z21 = U2/U1 при I2 = 0

z11, z22 — сопротивления обратной и прямой передач.

Измерения z-параметров осуществляются в режиме холостого хода на входе (I1 = 0) и выходе (I2 = 0).

Система y-параметров

Зададим в качестве входных параметров биполярного транзистора как четырехполюсника напряжения U1 и U2, а токи I1 и I2 будем определять как функции этих напряжений. Тогда связь токов и напряжений в линейном приближении будет иметь вид:

I1 = y11U1 + y12U2;

I2 = y21U1 + y22U2.

Коэффициенты в уравнениях имеют размерность проводимости и определяются следующим образом:

y11 = I1/U1 при U2 = 0 и y22 = I2/U2 при U1 = 0

 

y11, y22 — входная и выходная проводимости;

y12 = I1/U2 при U1 = 0 и y21 = I2/U1 при U2 = 0

y12, y21 — проводимости обратной и прямой передач.

Измерение y-параметров происходит в режиме короткого замыкания на входе (U1 = 0) и выходе (U2 = 0) (Параметры транзистора как четырехполюсника).

Система h-параметров

Наиболее часто используется система h-параметров, которая представляет собой комбинированную систему из двух предыдущих, причем из соображений удобства измерения параметров биполярного транзистора выбирается режим короткого замыкания на выходе (U2 = 0) и режим холостого хода на входе (I1 = 0). Поэтому для системы h-параметров в качестве входных параметров задаются ток I1 и напряжение U2, а в качестве выходных параметров рассчитываются ток I2 и напряжение U1, при этом система, описывающая связь входных I1, U2 и выходных I2, U1 параметров, выглядит следующим образом:

U1 = h11I1 + h12I2;

I2 = h21U1 + h22U2.

Значения коэффициентов в уравнении для h-параметров имеют следующий вид:

h11 = U1/I1 при U2 = 0- входное сопротивление при коротком замыкании на выходе;

h22 = I2/U2 при I1 = 0 — выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи;

h12 = U1/U2 при I1 = 0 — коэффициент обратной связи при холостом ходе во входной цепи;

h21 = I2/I1 при U2 = 0 — коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе.


С учетом h-параметров эквивалентная схема транзистора выглядит следующим образом (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Схема замещения транзистора (рисунок выполнен авторами)

Здесь во входной цепи транзистора включен генератор напряжения h12U2, который учитывает взаимовлияние между коллекторным и эмиттерным переходом в результате модуляции ширины базы, а генератор тока h21I1 в выходной цепи учитывает усилительные свойства транзистора, когда под действием входного тока I1, в выходной цепи возникает пропорциональный ему ток h21I1. Параметры h11 и h22 — это соответственно входное сопротивление и выходная проводимость транзистора. Для различных схем включения транзистора h-параметры будут различны.

Так для схемы с общей базой входными и выходными величинами являются (рис. 4.8):

U1 = Uэб ; I1 = Iэ; U2 = Uкэ; I2 = Iк.

Рис. 4.8. Эквивалентная схема четырехполюсника для схемы с общей базой (рисунок выполнен авторами)

Так как транзистор чаще усиливает сигнал переменного тока, то и h-параметры по переменному току должны определяться не как статические, а как динамические (дифференциальные). Для схемы с общей базой они определяются по выражениям:

h11б = ΔUэб/ΔIб при Uкб = 0;

h12б = ΔUэб/ΔUкб при Iэ = 0;

h21б = ΔIк/ΔIэ при Uкб = 0;

h22б = ΔIк/ΔUкб при Iэ=0.

Индекс «б» говорит о принадлежности этих параметров к схеме с общей базой.

Для схемы с общим эмиттером входными и выходными величинами являются (рис. 4.9):

U1 = Uэб ; I1 = Iэ; U2 = Uкэ; I2 = Iк.

Рис. 4.9. Эквивалентная схема четырехполюсника для схемы с общим эмиттером (рисунок выполнен авторами)

Для схемы с общим эмиттерном h-параметры определяются из соотношений:

h11э = ΔUбэ/ΔIэ при Uкэ = 0;

h11э составляет от сотен Ом до единиц кОм;

h12э = ΔUбэ/ΔUкэ при Iб = 0;

обычно равен 10-3…10-4, т. е. напряжение, передаваемое с выхода на вход за счет обратной связи, составляет тысячные или десятитысячные доли выходного напряжения;

h21э = ΔIк/ΔIэ при Uкэ = 0;

h21э составляет десятки — сотни единиц;

h22э = ΔIк/ΔUкэ при Iб = 0;

h22э (выходная проводимость) равна десятым — сотым долям мСм, а выходное сопротивление 1/h22, получается в пределах от единиц до десятков кОм. Индекс «э» говорит о принадлежности этих параметров к схеме с общим эмиттером (Петрович В. П., 2008).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Читайте также:




Схема включения с общей базой — Студопедия

Поделись  


Биполярный транзистор

Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки (от слова «би» — «два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке.

Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.

Биполярный точечный транзистор был изобретен в 1947 году, в течение последующих лет он зарекомендовал себя как основной элемент для изготовления интегральных микросхем, использующих транзисторно-транзисторную, резисторно-транзисторную и диодно-транзисторную логику

Первые транзисторы были изготовлены на основе германия. В настоящее время их изготавливают в основном из кремния и арсенида галлия. Последние транзисторы используются в схемах высокочастотных усилителей. Биполярный транзистор состоит из трех различным образом легированных полупроводниковых зон: эмиттера E, базы B и коллектора C. В зависимости от типа проводимости этих зон различают NPN (эмиттер − n-полупроводник, база − p-полупроводник, коллектор − n-полупроводник) и PNP транзисторы. К каждой из зон подведены проводящие контакты. База расположена между эмиттером и коллектором и изготовлена из слаболегированного полупроводника, обладающего большим сопротивлением. Общая площадь контакта база-эмиттер значительно меньше площади контакта коллектор-база, поэтому биполярный транзистор общего вида является несимметричным устройством (невозможно путем изменения полярности подключения поменять местами эмиттер и коллектор и получить в результате абсолютно аналогичный исходному биполярный транзистор).

 

4.2. Режимы работы биполярного транзистора

Нормальный активный режим

Переход эмиттер-база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база — в обратном (закрыт)

 UЭБ>0;UКБ<0;

Инверсный активный режим

Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое.

Режим насыщения

Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты). Если эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключить к внешним источникам в прямом направлении, транзистор будет находиться в режиме насыщения. Диффузионное электрическое поле эмиттерного и коллекторного переходов будет частично ослабляться электрическим полем, создаваемым внешними источниками UЭБ и UКБ. В результате уменьшится потенциальный барьер, ограничивавший диффузию основных носителей заряда, и начнется проникновение (инжекция) дырок из эмиттера и коллектора в базу, то есть через эмиттер и коллектор транзистора потекут токи, называемые токами насыщения эмиттера (IЭ.нас) и коллектора (IК.нас).

 

Режим отсечки

В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты). Режим отсечки транзистора получается тогда, когда эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключены к внешним источникам в обратном направлении. В этом случае через оба р-n-перехода протекают очень малые обратные токи эмиттера (IЭБО) И коллектора (IКБО). Ток базы равен сумме этих токов и в зависимости от типа транзистора находится в пределах от единиц микроампер — мкА (у кремниевых транзисторов) до единиц миллиампер — мА (у германиевых транзисторов).

Барьерный режим

В данном режиме база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через небольшой резистор с его коллектором, а в коллекторную или в эмиттерную цепь транзистора включается резистор, задающий ток через транзистор. В таком включении транзистор представляет из себя своеобразный диод, включенный последовательно с токозадающим резистором. Подобные схемы каскадов отличаются малым количеством комплектующих, хорошей развязкой по высокой частоте, большим рабочим диапазоном температур, нечувствительностью к параметрам транзисторов.

4.3. Схемы включения транзистора

Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:

Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх.

Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх

 

 

Схема включения с общей базой

4.3.1.1. Эмиттерная стабилизация в схеме с общей базой.

 

npn-транзисторе, выполненного по схеме с ОБ.


Рисунок Принципиальная схема включения транзистора с общей базой

 

В усилительном каскаде, используется схема эмиттерной стабилизации тока коллектора, обладающая наилучшими характеристиками по стабильности режима транзистора. В ряде случаев достаточно коллекторной стабилизации.



Схема общей базы | Входной и выходной импеданс

Схема цепи с общей базой (CB), показанная на рис. 6-34, очень похожа на схему CE, за исключением того, что входной сигнал подается на клемму эмиттера транзистора (через C 2 ), вместо этого базы. Кроме того, на R E нет развязывающего конденсатора, но базовая клемма заземлена по переменному току через конденсатор C 1 . Поскольку база заземлена по переменному току, все напряжение сигнала вырабатывается на переходе база-эмиттер транзистора. Что касается схемы CE, выходное напряжение создается на коллекторном резисторе (R С ).

Положительное напряжение сигнала на входе схемы с общей базой толкает эмиттер транзистора в положительном направлении, в то время как базовое напряжение остается фиксированным. Таким образом, положительный сигнал уменьшал напряжение база-эмиттер (см. осциллограммы на рис. 6-35). Уменьшение V BE уменьшает ток коллектора транзистора, а уменьшение I C уменьшает V RC и, следовательно, вызывает увеличение напряжения коллектора транзистора. Подъем в V C означает повышение выходного напряжения цепи (v o ). Видно, что положительное входное напряжение создает положительное выходное напряжение. Также можно продемонстрировать, что отрицательное значение на входе создает отрицательное значение на выходе. В схеме с общей базовой схемой нет фазового сдвига от входа к выходу.

h-параметр Эквивалентная схема:

Эквивалентная схема выключателя переменного тока, как всегда, построена путем замены напряжения питания и конденсаторов на короткозамкнутые. Это дает схему на рис. 6-36 (а), которая показывает, что вывод базы транзистора (заземленный через конденсатор C 1 ) является общим как для ввода, так и для вывода. Отсюда и название общая база.

Схема h-параметров выключателя теперь нарисована путем замены модели h-параметров транзистора на эквивалентную схему переменного тока, что дает схему на рис. 6-36(b). Опять же, направление тока и полярность напряжения, указанные в схеме h-параметра, соответствуют положительному напряжению сигнала. Обратите внимание, что генератор напряжения обратной связи (h rb v o ) не включен в схему h-параметров CB. Это связано с тем, что влияние напряжения обратной связи настолько мало, что им можно пренебречь при выводе практических приближенных уравнений для характеристик схемы. Это соответствует схеме h-параметра CE, но не схеме h-параметра CC, где очень важно напряжение обратной связи.

Входное сопротивление:

На рис. 6-36(b) входное сопротивление эмиттера транзистора равно h ib .

Обычно h ib составляет около 21 Ом для слаботочного транзистора. (Кроме того, h ib ≈ r′ e ,) Резистор R E подключен параллельно Z e , поэтому входное сопротивление цепи

R E обычно намного больше, чем Z E . и , так что Z я ≈ Z и .

Выходное сопротивление:

«Глядя на» клеммы коллектор-база схемы h-параметров выключателя на рис. 6-36(b), видно очень большое сопротивление (1/ч об Ом).

Еще раз, Z c  – это выходное сопротивление устройства, а выходное сопротивление цепи – R C параллельно с Z c .

Поскольку Z c обычно намного больше, чем R C ,Z о ≈ Р С .

Как и в случае схемы CE, выходное сопротивление схемы с общей базой можно определить, просто считывая сопротивление R C .

Коэффициент усиления по напряжению:

Уравнение входного напряжения для схемы на рис. 6-36(b) равно

, а выходное напряжение равно

База 10: нешунтированная 3 резистора 90

Если конденсатор C 1 отсутствует в цепи выключателя на рис. 6-34, база транзистора не замкнута на землю по переменному току. Таким образом, сопротивление (R B = R 1 ||R 2 ) должны быть показаны в эквивалентной схеме переменного тока [Рис. 6-37(а)], а в схеме h-параметров [рис. 6-37(б)]. Наличие незашунтированных базовых резисторов может существенно повлиять на входное сопротивление транзистора и коэффициент усиления схемы. Анализ схемы h-параметров показывает, что

Сравнение уравнения. 6-33 к уравнению. 6-28 (Z e с C 1 присутствует), видно, что R B (1 – h fb ) добавлен к h ib для получения Z e без присутствия C 1 (уравнение 6-33). уравнение 6-34 аналогично уравнению. 6-32 (A v с C 1 ), за исключением того, что R B (1 – h fb ) снова добавляется к h ib для получения коэффициента усиления по напряжению в цепи выключателя без C 1 , (ур. 6-34). Обычно h fb = 0,99 и (1 – h fb ) = 0,01.

Краткая характеристика цепи выключателя:
С заземлением базы:

С нешунтированной базой:

Схема цепи с общей базой имеет хороший коэффициент усиления по напряжению и относительно высокий выходной импеданс, как и схема CE. В отличие от схемы CE, схема CB имеет очень низкий входной импеданс, что делает ее непригодной для большинства применений усилителей напряжения. Обычно он используется только как усилитель высокой частоты. Вывод базы транзистора в схеме выключателя всегда должен быть зашунтирован на землю. Если этого не сделать, входное сопротивление увеличится, а усиление напряжения существенно уменьшится.

Общая базовая схема и характеристики транзистора

»Примечания по электронике

Конфигурация усилителя с общей базой не используется широко, за исключением высокочастотных усилителей, где она имеет некоторые явные преимущества.


Учебное пособие по проектированию схем транзисторов Включает:
Расчет схем транзисторов Конфигурации цепи Общий эмиттер Схема с общим эмиттером Повторитель эмиттера Общая база

См. также: Типы транзисторных схем


Усилитель с общей базой наименее широко используется из трех конфигураций транзисторных усилителей. Конфигурации с общим эмиттером и общим коллектором (эмиттерный повторитель) используются гораздо шире, потому что их характеристики, как правило, более полезны.

Однако конфигурация усилителя с общей базой имеет свои преимущества в ряде случаев, когда необходим низкий входной импеданс.

Эта конфигурация схемы также предлагает низкий уровень входного и выходного импеданса, а также подходит для ряда приложений проектирования радиочастотных цепей, где используются уровни импеданса 50 Ом.

Это означает, что, несмотря на то, что он не используется во многих заурядных электронных схемах, он может быть очень полезным вариантом, когда можно использовать некоторые из его ключевых характеристик.

Основы транзисторного усилителя с общей базой

Усилитель с общей базой имеет стиль конфигурации, несколько отличающийся от других конфигураций электронных схем.

Обычно входной сигнал подается на базу, но в случае с общей базой это соединение заземлено, и фактически его иногда называют схемой заземленной базы.

Конфигурация схемы транзистора с общей базой

Для схем NPN и PNP видно, что для схемы усилителя с общей базой вход подается на эмиттер, а выход берется с коллектора. Общим выводом для обеих цепей является база.

База заземлена для сигнала, хотя по причинам смещения потенциал постоянного тока будет выше уровня земли. Это достигается с помощью резисторов смещения постоянного тока, но с развязкой базы и земли с помощью конденсатора.

Конфигурация усилителя с общей базой используется не так широко, как конфигурация транзисторного усилителя. Однако он находит применение в усилителях, требующих низкого уровня входного импеданса. Одно приложение предназначено для предусилителей микрофонов с подвижной катушкой — эти микрофоны имеют очень низкий уровень импеданса.

Другое приложение предназначено для проектирования радиочастотных цепей в ВЧ- и УВЧ-усилителях, где низкий входной импеданс позволяет точно согласовать с импедансом фидера, который обычно составляет 50 Ом или 75 Ом.

Конфигурация также улучшает стабильность в результате заземления базы, что может привести к тому, что в некоторых случаях усилитель будет называться усилителем с заземленной базой.

Поскольку основание представляет собой электрод, расположенный между эмиттером и коллектором, тот факт, что он заземлен для радиочастотных сигналов, снижает уровень нежелательной паразитной обратной связи в схеме.

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

Однако коэффициент усиления по напряжению больше, но это функция 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.

Сводка характеристик транзисторного усилителя с общей базой

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


Общие базовые характеристики
 
Параметр Характеристики
Коэффициент усиления по напряжению Высокий
Коэффициент усиления по току Низкий
Прирост мощности Низкий
Соотношение фаз вход/выход 0&градус
Входное сопротивление Низкий
Выходное сопротивление Высокий

Схема с общей базой не находит широкого применения для низкочастотных цепей — обычно желательны высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление. Однако иногда он используется для некоторых схем, требующих низкого входного сопротивления, например, для ленточного микрофона, и в некоторых других ситуациях проектирования электронных схем.

Где он находит применение, так это в радиочастотном дизайне некоторых усилителей высокой частоты, например, для ОВЧ и УВЧ и т. д.

В конфигурации с общей базой входная емкость не подвержена эффекту Миллера, который ухудшает полосу пропускания в конфигурации с общим эмиттером. Кроме того, 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 прохождения сигнала схема с общей базой сильно отличается от схемы с общим эмиттером или с общим коллектором/эмиттерным повторителем.

Поскольку в двух других схемах в качестве входной точки схемы используется базовый электрод, то же самое нельзя сказать о схеме с общей базой, поскольку она заземлена.

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

Схема транзисторного усилителя с общей базой

На приведенной ниже схеме показано, как может быть реализована схема усилителя с общей базой. Он показывает очень стандартную конфигурацию электронной схемы для смещения, а также приложение сигналов к схеме.

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

Схема усилителя на транзисторах с общей базой

В этой типичной электронной схеме транзисторного усилителя с общей базой условия смещения очень похожи на условия смещения, используемые для смещения других форм конфигурации, таких как общий эмиттер

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

Резистор эмиттерный R 4 определяет ток, протекающий через эмиттерный резистор. Поскольку через коллектор будет протекать практически один и тот же ток, необходимо позаботиться о том, чтобы резистор R 3 был выбран таким образом, чтобы сигнал не вызывал каких-либо ограничений.

Конденсаторы C 1 и C 2 обеспечивают связь по переменному току для цепи, и их значения следует выбирать так, чтобы их импеданс был низким на рабочих частотах.

Для приложений проектирования радиочастотных цепей значения R 3 и R 4 , вероятно, будут зависеть от импеданса, необходимого для системы. Если для этих резисторов выбраны низкие значения, это повлияет на ток, который должен протекать в цепи.

Хотя транзисторная схема с общей базой не так широко используется, как схемы с общим эмиттером или с общим коллектором/эмиттерным повторителем, тем не менее, она занимает свое место в библиотеке электронных схем. Он обладает уникальным низким входным и выходным импедансом и способен обеспечить повышенную стабильность на высоких частотах благодаря заземлению базы.

По количеству используемых электронных компонентов он очень похож на другие конфигурации главной схемы.

Другие схемы и схемы:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы схемы полевых транзисторов Символы цепи
    Вернитесь в меню проектирования схем . . .

Входные и выходные характеристики общей базовой конфигурации

от shabbusharma

Поскольку транзистор является трехвыводным устройством, то его можно включать в цепь тремя различными способами:

  • Конфигурация с общей базой
  • Конфигурация с общим эмиттером
  • Конфигурация с общим коллектором
8

Определение В конфигурации с общей базой базовая клемма транзистора является общей между входной и выходной цепями.

Графики, показывающие взаимосвязь между различными токами и напряжениями транзистора, известны как характеристики транзистора . Характеристики транзистора бывают двух типов:

  1. Входные характеристики.
  2. Выходные характеристики.

Содержание

График между напряжениями и токами, когда базовый вывод транзистора является общим для входной и выходной цепи, известен как транзистор с общей базой характеристики транзистора .

Принципиальная схема для исследования входных и выходных характеристик транзистора с общей базой показана на рисунке.

Характеристики транзистора в конфигурации с общей базой бывают двух типов:

  • Входные характеристики в конфигурации с общей базой.
  • выходные характеристики общая базовая конфигурация .

Входные характеристики общей базовой конфигурации

График изменения тока эмиттера ( ‎I E ) при изменении напряжения эмиттер-база ( ‎V EB ) при изменении напряжения коллектор-база ( ‎V 4 CB ) поддерживается постоянным, что называется входной характеристикой транзистора.

Это может быть написано как V EB = F ( V CB , I E )

Набор входных характеристик показан на рисунке.

Транзистор фактически состоит из двух последовательно соединенных диодов, т. е. диода с PN-переходом, контактирующего с другим диодом, и диода с n-p-переходом. Таким образом, когда переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, изменение  ‎I E с V EB аналогично прямым характеристикам диода с PN-переходом.

Из входных характеристик видно, что есть включение или установка смещения из пороговое напряжение ниже которого ток эмиттера отсутствует или ток эмиттера очень мал. Значение порогового напряжения = 0,1 В для транзистора Ge и порогового напряжения = 0,5 В для Si транзистора .

Ранний эффект или модуляция ширины базы

Когда транзистор не смещен, ширина области базы составляет Вт , как показано на рисунке. Когда переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении, ток эмиттера равен ‎I E возрастает с увеличением V EB при фиксированном V CB 4 4 4 .

Однако при увеличении V CB ширина обедненного слоя на переходе коллектор-база увеличивается. В результате этого эффективная ширина базовой области уменьшается. Если ширина обедненного слоя на коллекторном переходе, проходящем через базовую область, равна W’, то эффективная ширина базовой области равна W – W’ .

Это изменение эффективной ширины базовой области за счет обратного напряжения смещения коллекторного перехода известно как ранний эффект или модуляция ширины базы. Благодаря этому эффекту градиент концентрации дырок в базовой области увеличивается с увеличением обратного смещения V CB при заданном значении V EB .

Таким образом, ток эмиттера I E увеличивается с увеличением В СВ .

Динамическое входное сопротивление = Δ В CB / Δ I E

4 9.

Поскольку небольшое изменение V EB вызывает большое изменение I , поэтому динамическое входное сопротивление перехода Je очень мало. При некотором обратном смещении коллекторного перехода обедненный слой на коллекторном переходе покрывает всю область базы, поэтому эффективная ширина базы уменьшается до нуля.

Вследствие этого снижается потенциальный барьер на эмиттерном переходе и, следовательно, протекает большой эмиттерный ток. Это явление известно как пробивания через . Значение напряжения коллектора, при котором происходит сквозное прохождение через , называется сквозным напряжением .

Выходные характеристики конфигурации с общей базой  

Изменение тока коллектора I C в зависимости от напряжения коллектор-база (В CB ) при постоянном токе эмиттера ( I E ) называется выходной характеристикой транзистора в схеме с общей базой. Его можно записать как I c = F (V CB , I c ).

Очевидно, что выходные характеристики транзистора в конфигурации с общей базой разделены на три области:0258 1. Active region 2. Saturation region 3. Cut off region

Active region

В этой области переход эмиттер-база J E смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база J C смещен в обратном направлении. Если I E = 0, тогда транзистор ведет себя как диод с PN-переходом, образованный базой и коллектором транзистора. В этом случае ток коллектора I C равен обратному току насыщения I CO . Величина I CO постоянна и не зависит от V CB.

Теперь предположим, малый ток эмиттера I E потоков. Поскольку только несколько дырок, попадающих в область базы из эмиттера, рекомбинируют с электронами в области базы, поэтому большая часть тока эмиттера достигает коллектора. Затем ток коллекционера, I C = I CO α I E

, где α — это FRACT отверстия, прошедшие от эмиттера к коллектору через базу.

Ток коллектора I C зависит только от значения I E и не зависит от V CB.

. Таким образом, для транзистора
pnp область насыщения выходной характеристики лежит левее V CB = 0 и выше I E =0 .

На самом деле В CB Слегка положительный. Поскольку коллекторный переход смещен в прямом направлении, ток коллектора I C увеличивается экспоненциально с V CB , как и в диоде с PN-переходом. Именно поэтому I C увеличивается при небольшом увеличении на V CB в этом регионе. Отверстия от коллектора (область P) пересекают соединение и входят в базовую область в условиях прямого смещения.

Таким образом, дырочный ток течет из области коллектора в область базы. Этот дырочный ток течет прямо напротив дырочного тока, который течет из области коллектора в область базы. Следовательно, чистый дырочный ток в транзисторе уменьшается. Если прямое смещение большое, то дырочный ток от коллектора I C становится положительным.

Область отсечки

В этой области и переход эмиттер-база, и переход коллектор-база смещены в обратном направлении. Эта область лежит I E =0 и справа от V CB =0 .

Каковы выходные характеристики общей базовой конфигурации?

Изменение тока коллектора I C в зависимости от напряжения коллектор-база (В CB ) при постоянном токе эмиттера ( I E ) называется выходной характеристикой транзистора в схеме с общей базой. Его можно записать как I c = F (V CB , I c ).

Что такое общие базовые характеристики?

График между напряжениями и токами, когда базовый вывод транзистора является общим для входной и выходной цепи, известен как общая базовая характеристика транзистора .

Что такое общая базовая конфигурация?

В конфигурации с общей базой базовая клемма транзистора является общей между входной и выходной цепями.

Что такое соединение базы коллектора (конфигурация CB)? — Определение, текущий коэффициент усиления и конфигурация характеристик

Определение: Конфигурация, в которой база транзистора является общей между эмиттерной и коллекторной цепями, называется общая базовая конфигурация . Схема с общей базой для транзисторов NPN и PNP показана на рисунке ниже. В обычном соединении база-эмиттер вход подключается между эмиттером и базой, а выход подключается между коллектором и базой.

Коэффициент усиления тока (α)

Отношение выходного тока к входному току известно как коэффициент усиления тока . В конфигурации с общей базой ток коллектора I C — выходной ток, а ток эмиттера I E — входной ток. Таким образом, отношение изменения тока эмиттера к току коллектора при постоянном напряжении коллектор-база известно как коэффициент усиления тока транзистора в конфигурации с общей базой. Он представлен α (альфа).

Где ΔI C — изменение тока коллектора, а ΔI E — изменение тока эмиттера при постоянном V CB . Сейчас,

Значение текущего коэффициента усиления меньше единицы. Значение коэффициента усиления (α) достигает единицы, когда базовый ток уменьшается до нуля. Базовый ток становится равным нулю только тогда, когда он тонкий и слаболегированный. Практическое значение коэффициента усиления варьируется от 0,95 до 0,99 в серийном транзисторе.

Ток коллектора

Ток базы возникает из-за рекомбинации электронов и дырок в области базы. Весь ток эмиттера не будет протекать через ток. Ток коллектора немного увеличивается из-за тока утечки, протекающего из-за неосновных носителей заряда. Полный коллекторный ток состоит;

  1. Большой процент тока эмиттера, который достигает клеммы коллектора, т. е. αI E .
  2. Ток утечки I утечка . Неосновной носитель заряда возникает из-за потока неосновного носителя заряда через переход коллектор-база, поскольку переход сильно перевернут. Его значение намного меньше, чем αI E .

Суммарный ток коллектора,

Приведенное выше выражение показывает, что если I E = 0 (когда цепь эмиттера разомкнута), то в цепи коллектора все еще протекает небольшой ток, называемый током утечки. Этот ток утечки представлен как I CBO , т. е. ток коллектор-база с эмиттерной цепью разомкнут.

Ток утечки также обозначается аббревиатурой I CO , т. е. ток коллектора при разомкнутой цепи эмиттера.

Характеристики конфигурации с общей базой (CB)

Характеристическая диаграмма определения характеристики с общей базой показана на рисунке ниже.

Напряжение между эмиттером и базой В EB можно изменять регулировкой потенциометра R 1 . В цепь эмиттера включен последовательный резистор R S для ограничения тока эмиттера I E . Значение эмиттера изменится на большое значение, даже значение потенциометра немного изменится. Значение коллекторного напряжения незначительно меняется при изменении значения потенциометра R 2 . Кривая входной и выходной характеристик потенциометра подробно описана ниже.

Входная характеристика

Кривая, построенная между током эмиттера I E и напряжение эмиттер-база V EB при постоянном напряжении коллектор-база V CB называется входной характеристикой. Кривая входной характеристики показана на рисунке ниже.

На характеристической кривой учитываются следующие точки.

  1. Для определенного значения V CB кривая представляет собой характеристику диода в прямой области. Эмиттерный переход PN смещен в прямом направлении.
  2. При увеличении значения тока базы напряжения немного увеличивается значение тока эмиттера. Переход ведет себя как лучший диод. Ток эмиттера и коллектора не зависит от напряжения базы коллектора В КБ .
  3. Ток эмиттера I E увеличивается при небольшом увеличении напряжения эмиттер-база V EB . Это показывает, что входное сопротивление мало.

Входное сопротивление

Отношение изменения напряжения эмиттер-база к результирующему изменению тока эмиттера при постоянном напряжении базы коллектора В CB называется входным сопротивлением. Входное сопротивление выражается формулой

Значение напряжения базы коллектора В CB увеличивается с увеличением тока коллектор-база. Величина входных сопротивлений очень мала, и их величина может варьироваться от нескольких Ом до 10 Ом.

Кривая выходной характеристики

В конфигурации с общей базой кривая, построенная между током коллектора и напряжением базы коллектора V CB при постоянном токе эмиттера I E , называется выходной характеристикой. Конфигурация CB транзистора PNP показана на рисунке ниже. Принимаются во внимание следующие точки характеристической кривой.

  1. Активная область перехода коллектор-база смещена в обратном направлении, ток коллектора I C практически равен эмиттерному току I E . Транзистор всегда работает в этой области.
  2. Кривая активных областей почти плоская. Большие заряды в V CB вызывают лишь незначительное изменение I C Схема имеет очень высокое выходное сопротивление r o .
  3. Когда V CB положительный, переход коллектор-база имеет прямое смещение и ток коллектора резко уменьшается. Это состояние насыщения, при котором ток коллектора не зависит от тока эмиттера.
  4. Когда ток эмиттера равен нулю, ток коллектора не равен нулю. Ток, протекающий по цепи, является обратным током утечки, т. е. I CBO . Ток зависит от температуры и составляет от 0,1 до 1,0 мкА для кремниевого транзистора и от 2 до 5 мкА для германиевого транзистора.

Выходное сопротивление

Отношение изменения напряжения коллектор-база к изменению тока коллектора при постоянном токе эмиттера I E называется выходным сопротивлением.

Выходная характеристика изменения тока коллектора очень мала при изменении V CB . С изменением напряжения коллектор-база. Выходное сопротивление очень велико, порядка нескольких километров.

Различные конфигурации транзисторов — общая база, коллектор и эмиттер

В этом руководстве по транзисторам мы узнаем о различных конфигурациях транзисторов. Поскольку транзистор с биполярным переходом представляет собой устройство с 3 выводами, возможны три различные конфигурации транзисторов с BJT. Понимание этих различных конфигураций транзисторов поможет вам лучше реализовать ваше приложение.

Схема

Введение

Мы знаем, что транзистор обычно имеет три вывода – эмиттер (E), базу (B) и коллектор. Но в схемных соединениях нам нужны четыре клеммы, две клеммы для входа и еще две клеммы для вывода. Чтобы преодолеть эти проблемы, мы используем один терминал как общий для действий ввода и вывода.

Используя это свойство, мы строим схемы, и эти структуры называются транзисторными конфигурациями. Как правило, существует три различных конфигурации транзисторов: конфигурация с общей базой (CB), конфигурация с общим коллектором (CC) и конфигурация с общим эмиттером (CE).

Поведение этих трех различных конфигураций транзисторов в отношении коэффициента усиления приведено ниже.

  • Конфигурация с общей базой (CB) : без усиления по току, но с усилением по напряжению
  • Конфигурация с общим коллектором (CC) : усиление по току, но без усиления по напряжению
  • Конфигурация с общим эмиттером (CE) : коэффициент усиления по току и коэффициент усиления по напряжению

[адсенс1]

Теперь мы обсудим эти три различные конфигурации транзисторов с их входными и выходными характеристиками в следующих разделах.

НАВЕРХ

Конфигурация общей базы

В этой конфигурации мы используем базу в качестве общей клеммы для входных и выходных сигналов. Само имя конфигурации указывает на общий терминал. Здесь вход подается между клеммами базы и эмиттера, а соответствующий выходной сигнал снимается между клеммами базы и коллектора при заземленной клемме базы. Здесь входными параметрами являются V EB и I E  и выходные параметры V CB  и I C . Входной ток, протекающий через вывод эмиттера, должен быть выше, чем ток базы и ток коллектора, чтобы работал транзистор, поэтому выходной ток коллектора меньше входного тока эмиттера.

Коэффициент усиления по току обычно равен или меньше единицы для этого типа конфигурации. Входные и выходные сигналы в этой конфигурации синфазны. Конфигурация схемы усилителя этого типа называется схемой неинвертирующего усилителя. Конструкция схемы этой конфигурации сложна, потому что этот тип имеет высокие значения коэффициента усиления по напряжению.

[адсенс2]

Входные характеристики этой конфигурации выглядят как характеристики светящегося фотодиода, а выходные характеристики представляют собой диод со смещением в прямом направлении. Эта конфигурация транзистора имеет высокий выходной импеданс и низкий входной импеданс. Этот тип конфигурации имеет высокий коэффициент усиления по сопротивлению, т. е. отношение выходного сопротивления к входному сопротивлению велико. Коэффициент усиления по напряжению для этой конфигурации схемы приведен ниже.

А В = В out /V in = (I C *R L ) / (I E *R in )

Коэффициент усиления по току в общей базовой конфигурации задается как

α

Выходной ток Входной ток

α = I C /I E

Схема с общей базой в основном используется в схемах однокаскадных усилителей, таких как микрофонный предварительный усилитель или радиочастотные усилители, из-за их высокой частотной характеристики. Схема транзистора с общей базой приведена ниже.

НАВЕРХ

Входные характеристики

Входные характеристики получаются между входным током и входным напряжением при постоянном выходном напряжении. Сначала поддерживайте постоянное выходное напряжение V CB и изменяйте входное напряжение V EB для разных точек, затем в каждой точке записывайте значение входного тока I E . Повторите тот же процесс при разных уровнях выходного напряжения. Теперь с этими значениями нам нужно построить график между I E и V EB параметры. На приведенном ниже рисунке показаны входные характеристики общей базовой конфигурации. Уравнение для расчета входного сопротивления R в значении приведено ниже.

R в = V EB / I E (когда V CB постоянна)

Верхняя базовая конфигурация

выходной ток и выходное напряжение при постоянном входном токе.
Сначала держите постоянный ток эмиттера и меняйте V CB значение для разных точек, теперь запишите значения I C  в каждой точке. Повторите тот же процесс с другими значениями I E  . Наконец, нам нужно нарисовать график между V CB и I C при постоянной I E. На рисунке ниже показаны выходные характеристики общей базовой конфигурации. Уравнение для расчета значения выходного сопротивления приведено ниже.

R вых = V CB / I C (когда I E — константа)

НАВЕРХ

Конфигурация с общим коллектором

В этой конфигурации клемма коллектора используется как общая для входных и выходных сигналов. Эта конфигурация также известна как конфигурация эмиттерного повторителя, поскольку напряжение эмиттера следует за базовым напряжением. Эта конфигурация в основном используется в качестве буфера. Эти конфигурации широко используются в приложениях согласования импеданса из-за их высокого входного импеданса.

В этой конфигурации входной сигнал подается между областью база-коллектор, а выходной сигнал берется из области эмиттер-коллектор. Здесь входными параметрами являются VBC и IB, а выходными параметрами являются VEC и IE. Конфигурация с общим коллектором имеет высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление. Входной и выходной сигналы совпадают по фазе. Здесь также ток эмиттера равен сумме тока коллектора и тока базы. Теперь давайте рассчитаем текущее усиление для этой конфигурации.

Усиление тока,

A I = выходной ток /входной ток

A I = I E /I B

A I = (I C + I B ) /I B

A I = (I C /I B ) + 1

A I = β + 1

Схема общего коллектора транзистора показана выше. Эта конфигурация с общим коллектором представляет собой схему неинвертирующего усилителя. Коэффициент усиления по напряжению для этой схемы меньше единицы, но он имеет большой коэффициент усиления по току, поскольку на нагрузочный резистор в этой схеме поступают токи коллектора и базы.

НАВЕРХ

Входные характеристики

Входные характеристики конфигурации с общим коллектором сильно отличаются от конфигураций с общей базой и общим эмиттером, поскольку входное напряжение V BC в значительной степени определяется V EC уровень. Здесь

В EC = V EB + V BC

V EB = V EC – V BC -общая характеристика входа коллектора я B и входное напряжение V CB при неизменном выходном напряжении V EC . Поддерживайте постоянное выходное напряжение V EC на разных уровнях и изменяйте входное напряжение V BC для разных точек и записывайте значения I B для каждой точки. Теперь, используя эти значения, нам нужно построить график между параметрами V BC и I B при константе V EC .

НАВЕРХ

Выходные характеристики

Схема с общим коллектором работает так же, как и схема с общим эмиттером. Выходные характеристики схемы с общим коллектором получены между выходным напряжением V EC и выходным током I E при постоянном входном токе I B . При работе по схеме с общим коллектором, если ток базы равен нулю, ток эмиттера также становится равным нулю. В результате через транзистор не протекает ток

Если ток базы увеличивается, то транзистор работает в активной области и, наконец, достигает области насыщения. Чтобы сначала построить график, мы сохраняем I B на постоянное значение, и мы будем варьировать значение V EC для различных точек, теперь нам нужно записать значение I E для каждой точки. Повторите тот же процесс для других значений I B . Теперь, используя эти значения, нам нужно построить график между параметрами I E и V CE при постоянных значениях I B . На рисунке ниже показаны выходные характеристики общего коллектора.

НАВЕРХ

Конфигурация с общим эмиттером

В этой конфигурации мы используем эмиттер в качестве общей клеммы для ввода и вывода. Эта конфигурация с общим эмиттером представляет собой схему инвертирующего усилителя. Здесь вход подается между областью база-эмиттер, а выход — между выводами коллектора и эмиттера. В этой конфигурации входными параметрами являются V BE и I B , а выходными параметрами являются V CE и I C .

Этот тип конфигурации в основном используется в транзисторных усилителях. В этой конфигурации ток эмиттера равен сумме малого тока базы и большого тока коллектора. т. е. I E  = I C + I B . Мы знаем, что соотношение между током коллектора и током эмиттера дает коэффициент усиления по току альфа в конфигурации с общей базой, так же как соотношение между током коллектора и током базы дает коэффициент усиления по току бета в конфигурации с общим эмиттером.

Теперь давайте посмотрим на соотношение между этими двумя текущими усилениями.

Коэффициент усиления по току (α) = I C /I E

Коэффициент усиления по току (β) = I C /I B

Ток коллектора I C 90 E =α 30 B

Эта конфигурация чаще всего используется как одна из трех конфигураций. Он имеет средние значения входного и выходного импеданса. Он также имеет средний коэффициент усиления по току и напряжению. Но выходной сигнал имеет фазовый сдвиг 1800, т.е. и вход, и выход обратны друг другу.

НАВЕРХ

Входные характеристики

Входные характеристики конфигурации с общим эмиттером получены между входным током I B и входным напряжением V BE при постоянном выходном напряжении V

3 CE . Поддерживайте постоянное выходное напряжение V

CE и изменяйте входное напряжение V BE для разных точек, теперь запишите значения входного тока в каждой точке. Теперь, используя эти значения, нам нужно построить график между значениями I B и V BE при константе V CE . Уравнение для расчета входного сопротивления R в приведено ниже.

R в = V BE /I B (когда V CE — CONSTANT)

Верхний

Выходные характеристики

. между выходным током I C и выходным напряжением V CE с постоянным входным током I B . Сохраняйте базовый ток I B постоянным и изменяйте значение выходного напряжения V CE для разных точек, теперь запишите значение коллектора I C для каждой точки. Постройте график между параметрами I C и V CE , чтобы получить выходные характеристики конфигурации с общим эмиттером. Уравнение для расчета выходного сопротивления из этого графика приведено ниже.

Р из = v CE /I C (когда I B находится в постоянной)

Верхний

Конфигурации транзисторов Сводные характеристики

Стол, которые дают основные характеристики

Стол, которые дают основные характеристики

Стол, которые дают основные характеристики

. транзистор в трех конфигурациях приведен выше. Транзисторы BJT имеют в основном три типа конфигураций. Это конфигурации с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором. Среди всех этих трех конфигураций чаще всего используется конфигурация с общим эмиттером. Эти три имеют разные характеристики, соответствующие как входным, так и выходным сигналам. И также эти три конфигурации имеют мало общего.

НАВЕРХ

НАЗАД – ТРАНЗИСТОР PNP

СЛЕДУЮЩИЙ – JFET

Усилитель с общей базой | Транзисторы с биполярным соединением

Последняя конфигурация усилителя на транзисторах (рисунок ниже), которую нам нужно изучить, — это усилители с общей базой . Эта конфигурация более сложна, чем две другие, и менее распространена из-за своих странных рабочих характеристик.

Усилитель с общей базой

Почему его называют усилителем с общей базой?

Она называется конфигурацией с общей базой , потому что (кроме источника питания постоянного тока) источник сигнала и нагрузка совместно используют базу транзистора в качестве общей точки подключения, показанной на рисунке ниже.

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

Пожалуй, наиболее поразительной характеристикой этой конфигурации является то, что источник входного сигнала должен пропускать полный эмиттерный ток транзистора, как показано жирными стрелками на первом рисунке. Как известно, ток эмиттера больше, чем любой другой ток в транзисторе, поскольку он представляет собой сумму токов базы и коллектора. В последних двух конфигурациях усилителя источник сигнала был подключен к выводу базы транзистора, таким образом обрабатывая минимум тока возможно.

Затухание тока в усилителях с общей базой

Поскольку входной ток превышает все другие токи в цепи, включая выходной ток, коэффициент усиления по току этого усилителя меньше 1 (обратите внимание, как Rнагрузка подключена к коллектору , таким образом пропуская немного меньший ток, чем источник сигнала). Другими словами, ослабляет ток , а не усиливает его . В конфигурациях усилителя с общим эмиттером и общим коллектором параметр транзистора, наиболее тесно связанный с усилением, был β. В схеме с общей базой мы следуем другому основному параметру транзистора: отношению между током коллектора и током эмиттера, которое всегда на долю меньше 1. Это дробное значение для любого транзистора называется 9Отношение 1531 альфа или отношение α.

Повышение напряжения сигнала в усилителях с общей базой

Поскольку очевидно, что он не может увеличить ток сигнала, вполне разумно ожидать, что он увеличит напряжение сигнала. Моделирование SPICE схемы на рисунке ниже подтвердит это предположение.

Схема с общей базой для SPICE-анализа постоянного тока.

усилитель с общей базой vin 0 1 r1 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 .02 .plot dc v(3,4) .end 

Усилитель с общей базой Передаточная функция постоянного тока нет.

Обратите внимание, что на приведенном выше рисунке выходное напряжение изменяется практически от нуля (отсечка) до 15,75 В (насыщение), а входное напряжение изменяется в диапазоне от 0,6 В до 1,2 В. График выходного напряжения не показывает роста примерно до 0,7 вольт на входе и обрывается (выравнивается) примерно при 1,12 вольт на входе. Это представляет довольно большой коэффициент усиления по напряжению с диапазоном выходного напряжения 15,75 В и диапазоном входного напряжения всего 0,42 В: коэффициент усиления 37,5, или 31,48 дБ. Обратите также внимание на то, как выходное напряжение (измеренное на Rнагрузке) превышает напряжение питания (15 вольт) при насыщении из-за последовательного эффекта источника входного напряжения.

Второй набор анализов SPICE с источником сигнала переменного тока (и напряжением смещения постоянного тока) рассказывает ту же историю: высокий коэффициент усиления по напряжению

Пример схемы

Схема с общей базой для SPICE анализа переменного тока.

Как видите, входной и выходной сигналы на рисунке ниже совпадают по фазе. Это говорит нам о том, что усилитель с общей базой не инвертирующий.

усилитель с общей базой vin 5 2 sin (0 0. 12 2000 0 0) vbias 0 1 dc 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 транс v(5,2) v(4) .конец 

Анализ AC SPICE в таблице ниже на одной частоте 2 кГц предоставляет входное и выходное напряжения для расчета коэффициента усиления.

Анализ переменного тока с общей базой на частоте 2 кГц – список соединений с последующим выводом.

 усилитель с общей базой vin 5 2 ac 0.1 sin vbias 0 1 dc 0.95 r1 2 1 100 q1 4 0 5 mod1 v1 3 0 dc 15 rload 3 4 5k .model mod1 npn .ac dec 1 2000 2000 .print ac vm(5, 2) vm(4,3) .end частота mag(v(5,2)) mag(v(4,3))———————————————————— —0,000000e+00 1,000000e-01 4,273864e+00 

Показатели напряжения из второго анализа (таблица выше) показывают коэффициент усиления по напряжению 42,74 (4,274 В / 0,1 В), или 32,617 дБ: Смещения постоянного тока различных сигналов в только что смоделированной цепи.

Фазовые соотношения и смещения для усилителя с общей базой NPN.

. . . и для транзистора PNP: рисунок ниже.

Фазовые соотношения и смещения для усилителя с общей базой PNP.

Прогнозирование коэффициента усиления по напряжению

Прогнозирование коэффициента усиления по напряжению для конфигурации усилителя с общей базой довольно сложно и требует приближенных значений поведения транзистора, которые трудно измерить напрямую. В отличие от других конфигураций усилителя, где коэффициент усиления по напряжению либо устанавливался соотношением двух резисторов (с общим эмиттером), либо фиксировался на неизменном значении (с общим коллектором), коэффициент усиления по напряжению усилителя с общей базой в значительной степени зависит от величины Смещение постоянного тока на входном сигнале. Как оказалось, внутреннее сопротивление транзистора между эмиттером и базой играет важную роль в определении коэффициента усиления по напряжению, и это сопротивление изменяется при различных уровнях тока через эмиттер.

Хотя это явление трудно объяснить, его довольно легко продемонстрировать с помощью компьютерного моделирования. Имитация SPICE на схеме усилителя с общей базой (рисунок выше) с небольшим изменением напряжения смещения постоянного тока (vbias на рисунке ниже) при сохранении постоянной амплитуды сигнала переменного тока и всех других параметров схемы. Поскольку усиление напряжения изменяется от одного моделирования к другому, будут отмечены разные амплитуды выходного напряжения.

Хотя все эти анализы будут проводиться в режиме «передаточной функции», каждый из них был сначала «проверен» в режиме анализа переходных процессов (график напряжения в зависимости от времени), чтобы убедиться, что вся волна точно воспроизводится, а не «обрезается» из-за к неправильному предубеждению. См. «*.tran 0,02m 0,78m» на рисунке ниже, «закомментированный» оператор анализа переходных процессов. Расчеты усиления не могут быть основаны на искаженных сигналах. SPICE может рассчитать коэффициент усиления по постоянному току для слабого сигнала с помощью оператора «.tf v(4) vin». Выход v(4) и ввод как vin .

усилитель с общей базой vbias=0.85V vin 5 2 sin (0 0.12 2000 0 0) vbias 0 1 dc 0.85 r1 2 1 100 q1 4 0 5 mod1 v1 3 0 dc 15 rload 3 4 5k .model mod1 npn *.tran 0.02 м 0,78м .tf v(4) vin .end 
 усиление по току усилителя с общей базой Iin 55 5 0A vin 55 2 sin (0 0,12 2000 0 0) vbias 0 1 dc 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) Iin .end Информация о передаточной функции: передаточная функция = 9.0e-01 Входной импеданс iin = 9,3e+11 v1 Выходной импеданс = 1,000000e+20 

Список цепей SPICE: Передаточная функция с общей базой (усиление напряжения) для различных напряжений смещения постоянного тока. Список соединений SPICE: усиление по току усилителя с общей базой; Обратите внимание на оператор .tf v(4) vin. Передаточная функция для коэффициента усиления постоянного тока I(vin)/Iin; Примечание .tf I(vin) Iin.

В командной строке spice -b имя_файла.cir производит вывод на печать из-за оператора . tf : функция_передачи, импеданс_выхода и импеданс_входа. Сокращенный выходной лист состоит из запусков с vbias при 0,85, 0,90, 0,95, 1,00 В, как указано в таблице ниже.

Выход SPICE: передаточная функция с общей базой.

 Цепь: усилитель с общей базой vbias=0,85 В передаточная_функция = 3,756565e+01 output_impedance_at_v(4) = 5,000000e+03 vin#input_impedance = 1,317825e+02 Цепь: усилитель с общей базой vbias=0,8753 В Ic=1 мА Информация о передаточной функции : передаточная_функция = 3,942567e+01 output_impedance_at_v(4) = 5,000000e+03 vin#input_impedance = 1,255653e+02 Схема: усилитель с общей базой vbias=0,9V передаточная_функция = 4,079542e+01 output_impedance_at_v(4) = 5,000000e+03 vin#input_impedance = 1,213493e+02 Цепь: усилитель с общей базой vbias=0,95V передаточная_функция = 4,273864e+01 output_impedance_at_v(4) = 5,000 vin+03 #input_impedance = 1,158318e+02 Цепь: усилитель с общей базой vbias=1,00 В transfer_function = 4,401137e+01 output_impedance_at_v(4) = 5,000000e+03 vin#input_impedance = 1,124822e+02 

В таблице должна быть очевидна тенденция выше. С увеличением напряжения смещения постоянного тока коэффициент усиления по напряжению (передаточная_функция) также увеличивается. Мы видим, что коэффициент усиления по напряжению увеличивается, потому что каждое последующее моделирование (vbias= 0,85, 0,8753, 0,90, 0,95, 1,00 В) дает большее усиление (transfer_function= 37,6, 39,4 40,8, 42,7, 44,0) соответственно. Изменения в основном связаны с незначительными изменениями напряжения смещения.

Последние три строки таблицы выше (справа) показывают усиление тока I(v1)/Iin , равное 0,99. (Последние две строки выглядят недействительными.) Это имеет смысл для β=100; α=β/(β+1), α=0,99=100/(100-1). Сочетание низкого коэффициента усиления по току (всегда меньше 1) и несколько непредсказуемого коэффициента усиления по напряжению противоречит конструкции с общей базой, ограничивая ее практическое применение.

К этим немногим приложениям относятся усилители радиочастот. Заземленная база помогает экранировать вход эмиттера от выхода коллектора, предотвращая нестабильность в ВЧ-усилителях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *