3) Схема включения с общим коллектором.
Iвх = Iб, Iвых = Iэ, Uвх = Uбк, Uвых = Uкэ
Iвых / Iвх = Iэ / Iб = (Iк + Iб) / Iб = β + 1 = n, n = 10 … 100
Rвх = Uбк / Iб = n (10.100) кОм
В схеме с ОК (смотрите рисунок 3) коллектор является общей точкой входа и выхода, поскольку источники питания Еб и Ек всегда шунтированы конденсаторами большой ёмкости и для переменного тока могут считаться короткозамкнутыми.
Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. с. очень сильна отрицательная обратная связь. Нетрудно видеть, что входное напряжение равно сумме переменного напряжения база — эмиттер Uбэ и
Рисунок 3 – Схема включения с ОК
выходного
напряжения. Коэффициент усиления по
току каскада с общим коллектором почти
такой же, как и в схеме с ОЭ, т.
е. равен
нескольким десяткам. Однако, в отличие
от каскада с ОЭ, коэффициент усиления
по напряжению схемы с ОК близок к единице,
причем всегда меньше её. Переменное
напряжение, поданное на вход транзистора,
усиливается в десятки раз (так же, как
и в схеме ОЭ), но весь каскад не даёт
усиления. Коэффициент усиления по
мощности равен примерно нескольким
десяткам.
Р ассмотрев полярность переменных напряжений в схеме, можно установить, что фазового сдвига между Uвых и Uвх нет. Значит, выходное напряжение совпадает по фазе с входным и почти равно ему. То есть, выходное напряжение повторяет входное. Именно поэтому данный каскад обычно называют эмиттерным повторителем и изображают схему так, как показано на рисунке 4.
Рисунок 4 – Схема включения с ОК (эмиттерный повторитель)
Эмиттерным
– потому, что резистор нагрузки включен
в провод вывода эмиттера и выходное
напряжение снимается с эмиттера
(относительно корпуса).
Так как входная
цепь представляет собой закрытый
коллекторный переход, входное сопротивление
каскада по схеме ОК составляет десятки
кОм, что является важным достоинством
схемы. Выходное сопротивление схемы с
ОК, наоборот, получается сравнительно
небольшим, обычно единицы кОм или сотни
Ом. Эти достоинства схемы с ОК побуждают
использовать её для согласования
различных устройств по входному
сопротивлению.
Недостатком схемы является то, что она не усиливает напряжение – коэффициент усиления чуть меньше 1.
Независимо от схемы включения, транзистор характеризуется тремя коэффициентами усиления:
KI = Iвых / Iвх – по току;
KU = Uвых / Uвх = (Iвых ∙ Rн) / (Iвх ∙ Rвх) = KI ∙ Rн / Rвх – по напряжению;
KP = Pвых / Pвх = (Uвых ∙ Iвых) / (Uвх ∙ Iвх) = KI∙KU – по мощности.
KI = Iк / Iэ = α (α<1)
KU = α ∙ (Rн / Rвх)
Rн ≈ n ∙ 1кОм
KU ≈ n ∙ 100
KP = KU / KI = n ∙ 100
Для схемы с общим коллектором:
KI = Iэ / Iб = β + 1 = n
KU = β ∙ (Rн / Rвх) ≈ n
KU < 1
Для схемы с общим эмиттером:
KI = Iк / Iб = β = n (10…100)
KU = β ∙ (Rн / Rвх)
KP = KI ∙ KU = n ∙ (1000…10000)
Контрольные вопросы:
Какими основными показателями характеризуется любая схема включения транзистора?
Какая схема имеет лучшие усилительные свойства?
Основное назначение схемы с ОК.
Каковы достоинства у схемы с ОБ?
Задание, методические указания для выполнения СРС по вопросу:
ОглавлениеПРЕДИСЛОВИЕВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ПАССИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ § 1.1. РЕЗИСТОРЫ Основные параметры резисторов § 1.2. КОНДЕНСАТОРЫ Основные параметры постоянных конденсаторов 1.3. КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ Основные параметры катушки индуктивности (ГОСТ 20718—75) Основные параметры трансформаторов питания ГЛАВА 2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ § 2.1. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Основные положения теории электропроводности. Примесная электропроводность.  § 2.2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Концентрация носителей зарядов. Уравнения непрерывности. § 2.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ Контакт металл — полупроводник. Контакт двух полупроводников p- и n-типов. p-n-переход смещен в прямом направлении Переход, смещенный в обратном направлении. Переходы p-i, n-i-, p+-p-, n+-n-типов. 2.4. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛЬНЫХ p-n-ПЕРЕХОДОВ Пробой p-n-перехода. § 2.5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ § 2.6. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ Выпрямительные диоды. Основные параметры выпрямительных диодов и их значения у маломощных диодов Импульсные диоды. Полупроводниковые стабилитроны. Варикапы. Диоды других типов. § 2.7. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Математическая модель транзистора. Три схемы включения транзистора.  Шумы транзистора. Н-параметры транзисторов. § 2.8. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С ИНЖЕКЦИОННЫМ ПИТАНИЕМ § 2.9. ТИРИСТОРЫ Симметричные тиристоры. Основные параметры тиристоров и их ориентировочные значения § 2.10. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Основные параметры полевых транзисторов и их ориентировочные значения § 2.11. ОСОБЕННОСТИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ В МИКРОМИНИАТЮРНОМ ИСПОЛНЕНИИ Пассивные компоненты ИС. Конденсаторы. Индуктивности. Транзисторы ИС. Изоляция компонентов в монолитных интегральных узлах. § 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ § 3.2. УПРАВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА Основные параметры и характеристики светодиодов § 3.3. ФОТОПРИЕМНИКИ Основные характеристики и параметры фоторезистора Фотодиоды. Основные характеристики и параметры фотодиода Фототранзисторы. Основные характеристики и параметры фототранзистора Фототиристоры.  Многоэлементные фотоприемники. Фотоприемники с внешним фотоэффектом. § 3.4. СВЕТОВОДЫ И ПРОСТЕЙШИЕ ОПТРОНЫ § 3 5. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ УСТРОЙСТВ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.7. ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ Основные параметры газонаполненных матричных панелей неременного тока § 3.8. ВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ГЛАВА 4. УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, ИХ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРАХ И ХАРАКТЕРИСТИКАХ § 4.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСИЛИТЕЛЯМ § 4.3. СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ § 4.4. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ § 4.5. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ Входное сопротивление.  § 4.6. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ § 4.7. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ Сложные эмиттерные повторители. § 4.8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ § 4.9. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ И С КАСКОДНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ТРАНЗИСТОРОВ § 4.10. УПРАВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА И УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ИХ ОСНОВЕ 4.11. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВЯЗЬЮ 4.12. МОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ Каскад с ОБ трансформаторным входом и трансформаторным выходом. Двухтактные выходные каскады. § 4.13. БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ МОЩНЫЕ ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ ГЛАВА 5. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ § 5.1. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ Параметры RC-цепи связи. § 5.2. УСИЛИТЕЛИ В ИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ 5.3. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ § 5.4. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ § 5.5. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ § 5.6. ОСОБЕННОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ И СВОЙСТВА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, ОХВАЧЕННЫХ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ § 5.  7. УСТОЙЧИВОСТЬ УСИЛИТЕЛЕЙ И КОРРЕКЦИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИКГЛАВА 6. АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.1. МАСШТАБНЫЕ УСИЛИТЕЛИ 6.2. ЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ 6.3. ИНТЕГРИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Интеграторы на основе операционных усилителей. § 6.4. ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Активные дифференцирующие устройства. § 6.5. АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ § 6.6. МАГНИТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.7. НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.8. ПЕРЕМНОЖИТЕЛИ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВА, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ § 6.9. ДЕТЕКТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ГЛАВА 7. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ § 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССАХ И УСТРОЙСТВАХ § 7.2. ДИОДНЫЕ КЛЮЧИ § 7.3. КЛЮЧИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ § 7.4. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧЕВЫХ ЦЕПЯХ С БИПОЛЯРНЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ 7.5. КЛЮЧИ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ § 7.6. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧАХ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ ГЛАВА 8.  ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, ТРИГГЕРЫ, АВТОГЕНЕРАТОРЫ§ 8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ § 8.2. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 8.3. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА МОП-ТРАНЗИСТОРАХ § 8.4. ТРИГГЕРЫ § 8.5. НЕСИММЕТРИЧНЫЕ ТРИГГЕРЫ § 8.6. ГЕНЕРАТОРЫ КОЛЕБАНИЙ Генераторы напряжения прямоугольной формы. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН). Генераторы напряжения треугольной формы. Генераторы синусоидальных колебаний. Генераторы LC-типа. Генераторы с кварцевыми резонаторами и электромеханическими резонансными системами. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Приложение Схемы включения операционных усилителей ЛИТЕРАТУРА |
Common Collector Configuration, входные и выходные характеристики
26 августа, 2020
Common Collector Configuration:
| Common Collector Configuration |
.
для вывода. Транзисторы имеют три вывода, поэтому один вывод должен использоваться как общий для ввода и вывода.
В конфигурации с общим коллектором вывод коллектора принимается за общий. Таким образом, вход подается между клеммами базы и коллектора, а выход берется с клемм эмиттера и коллектора.
Конфигурация с общим коллектором также называется эмиттерным повторителем или повторителем напряжения, поскольку выходное напряжение эмиттера всегда соответствует базовому входному напряжению.
Например, напряжение базового эмиттера составляет 0,7 В, а если на входе 5 В, то на выходе 4,3 В. Выходное напряжение всегда близко к входному напряжению. Эта конфигурация широко используется в качестве буфера и также называется буфером напряжения.
Принципиальная схема конфигурации NPN и PNP:
| Конфигурация с общим коллектором транзистора NPN |
Вход подается между клеммами базы и коллектора.
Входной ток, который является базовым током, обозначается как IB, а входное напряжение, которое является базовым напряжением эмиттера, обозначается как VBE. Коллекторная клемма, принятая за общую, заземляется.
Выходной ток представляет собой ток эмиттера, он обозначается как IE, а выходное напряжение представляет собой напряжение коллектора эмиттера и обозначается как VCE. Выходной ток эмиттера представляет собой сумму токов базы и коллектора. Эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном.
| Конфигурация с общим коллектором PNP-транзистора |
Конфигурация с общим коллектором имеет высокую входную конфигурацию и низкое выходное сопротивление. Он имеет низкий коэффициент усиления по напряжению, высокий коэффициент усиления по току и средний коэффициент усиления по мощности. Эта конфигурация в основном используется для согласования импеданса, то есть источник с высоким импедансом используется для управления нагрузкой с низким импедансом.
Входные характеристики конфигурации общего коллектора:
| Входные характеристики конфигурации с общим коллектором |
Входные характеристики представляют собой соотношение между входным током и входным напряжением при неизменном выходном напряжении. Здесь входной ток IB, входное напряжение VBE и выходное напряжение VCE.
Выходное напряжение VCE первоначально поддерживалось на уровне 3 В и оставалось постоянным. Входное напряжение VBE постепенно увеличивают от нуля и отмечают соответствующий входной ток IB.
Затем выходное напряжение, которое поддерживают постоянным, увеличивают, скажем, на 5 В и поддерживают постоянным, постепенно увеличивают выходное напряжение и отмечают входной ток. График построен со всеми отмеченными значениями.
Выходные характеристики общей конфигурации коллектора:
| Выходные характеристики общей конфигурации коллектора |
Выходные характеристики — это взаимосвязь между выходным током и выходным напряжением.
Здесь выходной ток равен IE, выходное напряжение равно VCE, а входной ток равен IB.
Первоначально входной ток IB поддерживается равным нулю и поддерживается постоянным. Медленно входной ток IB увеличивается, например, на 10 мкА, 20 мкА, и поддерживается постоянным, а выходное напряжение VCE постепенно увеличивается от нуля, и отмечается соответствующий выходной ток IE.
Когда входной ток равен нулю, ток в транзисторе не течет, и это называется областью отсечки. Когда входной ток очень высок, ток через транзистор также очень велик, и транзистор будет находиться в области насыщения.
Область, в которой происходит изменение выходного тока при изменении выходного напряжения, является активной областью. Здесь активная область выглядит почти плоской.
Конфигурации транзисторов — биполярные транзисторы
БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
Транзистор может быть подключен в любой из трех основных конфигураций (см. рисунок выше): с общим эмиттером (CE), с общей базой (CB) и с общим коллектором (CC).
Термин «общий» используется для обозначения элемента, который является общим как для входных, так и для выходных цепей. Поскольку общий элемент часто заземлен, эти конфигурации часто называют заземленным эмиттером, заземленной базой и заземленным коллектором.
Каждая конфигурация, как вы увидите позже, имеет определенные характеристики, которые делают ее пригодной для конкретных приложений. Простой способ определить конкретную конфигурацию транзистора — выполнить три простых шага:
1. Определите элемент (эмиттер, базу или коллектор), на который подается входной сигнал.
2. Определите элемент (эмиттер, базу или коллектор), с которого берется выходной сигнал.
3. Оставшийся элемент является общим и дает имя конфигурации.
Следовательно, применяя эти три простых шага к схеме на предыдущем рисунке, мы можем сделать вывод, что эта схема представляет собой нечто большее, чем просто базовый транзисторный усилитель. Это усилитель с общим эмиттером.
Общий эмиттер
Конфигурация с общим эмиттером (CE), показанная на рисунке выше (вид A), наиболее часто используется в практических схемах усилителей, поскольку она обеспечивает хороший коэффициент усиления по напряжению, току и мощности.
Общий эмиттер также имеет несколько низкое входное сопротивление (500 Ом — 1500 Ом), потому что вход подается на переход с прямым смещением, и умеренно высокое выходное сопротивление (30 кОм — 50 кОм и более), потому что выход сняли с обратносмещенного перехода. Поскольку входной сигнал подается на цепь база-эмиттер, а выходной сигнал берется из цепи коллектор-эмиттер, то эмиттер является элементом, общим как для входа, так и для выхода.
Поскольку вы уже рассмотрели то, что вы теперь знаете как усилитель с общим эмиттером, давайте уделим несколько минут и рассмотрим его работу, используя конфигурацию PNP с общим эмиттером, показанную на рисунке выше (вид A).
Когда транзистор подключен по схеме с общим эмиттером, входной сигнал подается между базой и эмиттером, что представляет собой слаботочный контур с низким сопротивлением. Когда входной сигнал колеблется в положительном направлении, это также заставляет базу колебаться в положительном направлении по отношению к эмиттеру.
Это действие уменьшает прямое смещение, что уменьшает ток коллектора (Ic) и увеличивает напряжение коллектора (делая Vc более отрицательным). При отрицательном чередовании входного сигнала база возбуждается более отрицательно по отношению к эмиттеру. Это увеличивает прямое смещение и позволяет большему количеству носителей тока высвобождаться из эмиттера, что приводит к увеличению тока коллектора и уменьшению напряжения коллектора (делает Vc менее отрицательным или качается в положительном направлении). Коллекторный ток, протекающий через высокоомный переход с обратным смещением, также протекает через высокоомную нагрузку (не показана), что приводит к высокому уровню усиления.
Поскольку входной сигнал на общий эмиттер становится положительным, когда выход становится отрицательным, два сигнала (входной и выходной) сдвинуты по фазе на 180 градусов. Схема с общим эмиттером является единственной конфигурацией, обеспечивающей реверс фазы.
Схема с общим эмиттером является наиболее популярной из трех конфигураций транзисторов, поскольку она обеспечивает наилучшее сочетание коэффициента усиления по току и напряжению.
Термин GAIN используется для описания возможностей усиления усилителя. По сути, это отношение выхода к входу. Каждая конфигурация транзистора дает разное значение коэффициента усиления, даже если используется один и тот же транзистор. Используемая конфигурация транзистора зависит от конструкции. Однако, как технический специалист, вы заинтересуетесь этим отношением выходного сигнала к входному (усиление), чтобы определить, правильно ли работает транзистор в схеме.
Коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером называется БЕТА (β). Бета — это отношение тока коллектора (выходной ток) к току базы (входной ток). Для расчета бета используйте следующую формулу:
β = ΔIc/ΔIb
(Δ — греческая буква дельта, она используется для обозначения небольшого изменения)
Например, если входной ток (Ib) в общем эмиттере изменяется с 75 мкА до 100 мкА, а выходной ток (Ic) изменяется с 1,5 мА до 2,6 мА, то коэффициент усиления по току (Δ) будет равен 44.
β = ΔIc/ΔIb = 1,1 × 10 -3 / 25 × 10 -6 = 44
Это просто означает, что изменение тока базы вызывает изменение тока коллектора в 44 раза больше.
Вы также можете увидеть термин hfe, используемый вместо β. Термины hfe и β эквивалентны и могут использоваться взаимозаменяемо. Это потому, что «жизнь» означает:
h = гибрид (имеется в виду смесь)
f = коэффициент передачи прямого тока
e = конфигурация с общим эмиттером
Коэффициент усиления сопротивления общего эмиттера можно найти методом, аналогичным тому, который используется для нахождения бета:
R = Rout / Rin
Когда коэффициент усиления сопротивления известен, коэффициент усиления напряжения легко рассчитать, поскольку он равен коэффициенту усиления тока (β), умноженному на коэффициент усиления сопротивления (V = βR). При этом коэффициент усиления по мощности равен коэффициенту усиления по напряжению, умноженному на коэффициент усиления по току β (P = βV).
Общая база
Конфигурация с общей базой (CB), показанная на рисунке выше (вид B), в основном используется для согласования импедансов, поскольку она имеет низкое входное сопротивление (30 Ом — 160 Ом) и высокое выходное сопротивление (250 кОм — 550 кОм).
Однако два фактора ограничивают его полезность в некоторых схемах: (1) его низкое входное сопротивление и (2) коэффициент усиления по току менее 1. низкое входное сопротивление и усиление по напряжению, что позволяет использовать схему такого типа; например, некоторые микрофонные усилители.
В конфигурации с общей базой входной сигнал подается на эмиттер, выходной сигнал берется с коллектора, а база является элементом, общим как для входа, так и для выхода. Поскольку вход подается на эмиттер, переход эмиттер-база реагирует так же, как и в схеме с общим эмиттером. Например, вход, который способствует смещению, увеличивает ток транзистора, а вход, противодействующий смещению, уменьшает ток транзистора.
В отличие от схемы с общим эмиттером входной и выходной сигналы в схеме с общей базой совпадают по фазе. Чтобы проиллюстрировать этот момент, предположим, что вход PNP-версии схемы с общей базой на рисунке выше (вид B) положительный. Сигнал добавляется к прямому смещению, поскольку он подается на эмиттер, вызывая увеличение тока коллектора.
Это увеличение Ic приводит к большему падению напряжения на нагрузочном резисторе Rl (не показан), тем самым снижая напряжение коллектора Vc. Напряжение коллектора, становясь менее отрицательным, колеблется в положительном направлении и, следовательно, совпадает по фазе с входящим положительным сигналом.
Коэффициент усиления по току в схеме с общей базой рассчитывается по методу, аналогичному методу с общим эмиттером, за исключением того, что входной ток равен Ie, а не Ib, а вместо коэффициента усиления используется термин АЛЬФА (α). Альфа представляет собой отношение тока коллектора (выходной ток) к току эмиттера (входной ток). Альфа рассчитывается по формуле:
α = ΔIc/ΔIe
Например, если входной ток (Ie) в общей базе изменяется от 1 мА до 3 мА, а выходной ток (Ic) изменяется от 1 мА до 2,8 мА, то коэффициент усиления по току (α) составит 0,9.0 или:
α = ΔIc/ΔIe = 1,8 × 10 -3 / 2 × 10 -3 = 0,90
Это текущее усиление менее 1.
Поскольку часть тока эмиттера течет в базу и не проявляется как ток коллектора, то ток коллектора всегда будет меньше, чем вызывающий его ток эмиттера. (Помните, Ie = Ib + Ic) Следовательно, АЛЬФА ВСЕГДА МЕНЬШЕ ЕДИНИЦЫ ДЛЯ ОБЩЕЙ БАЗОВОЙ КОНФИГУРАЦИИ.
Другой термин для «α» — hfb. Эти термины (α и hfb) эквивалентны и могут использоваться взаимозаменяемо. Значение для термина hfb получено таким же образом, как термин hfe, упомянутый ранее, за исключением того, что последняя буква «e» была заменена на «b», чтобы обозначить конфигурацию с общей базой.
Во многих руководствах и спецификациях транзисторов характеристики коэффициента усиления по току транзистора указаны только в терминах β или hfe. Чтобы найти альфа (α) при заданной бета (β), используйте следующую формулу для преобразования β в α для использования с конфигурацией с общим основанием:
α = β/(β + 1)
Чтобы рассчитать другие коэффициенты усиления (напряжение и мощность) в конфигурации с общей базой, когда известен коэффициент усиления по току (α), следуйте процедурам, описанным ранее в разделе с общим эмиттером.
Общий коллектор
Конфигурация с общим коллектором (CC), показанная на рисунке выше (вид C), используется в основном для согласования импедансов. Он также используется в качестве драйвера тока из-за его значительного усиления по току. Он особенно полезен в коммутационных схемах, поскольку может передавать сигналы в любом направлении (двусторонняя работа).
В схеме с общим коллектором входной сигнал подается на базу, выходной сигнал снимается с эмиттера, а коллектор является элементом, общим как для входа, так и для выхода. Общий коллектор эквивалентен нашему старому знакомому — катодному повторителю на электронной лампе. Оба имеют высокое входное и низкое выходное сопротивление. Входное сопротивление общего коллектора колеблется от 2 кОм до 500 кОм, а выходное — от 50 до 1500 Ом. Коэффициент усиления по току выше, чем в схеме с общим эмиттером, но коэффициент усиления по мощности меньше, чем в схеме с общей базой или с общим эмиттером. Как и в случае с общей базой, выходной сигнал с общего коллектора находится в фазе с входным сигналом.
Общий коллектор также называют эмиттерным повторителем, потому что выходной сигнал эмиттера следует за входным сигналом, подаваемым на базу.
Работа транзистора с общим коллектором аналогична работе, объясненной для общей базы, за исключением того, что коэффициент усиления по току не основан на отношении токов эмиттера к току коллектора, альфа (α). Вместо этого он основан на отношении тока эмиттера к базе, называемом ГАММА (γ), потому что выход снимается с эмиттера. Поскольку небольшое изменение тока базы контролирует большое изменение тока эмиттера, все еще возможно получить высокий коэффициент усиления по току в общем коллекторе. Однако, поскольку коэффициент усиления по току эмиттера компенсируется низким выходным сопротивлением, коэффициент усиления по напряжению всегда меньше 1 (единицы), точно так же, как и в катодном повторителе на электронной лампе.
Коэффициент усиления по току с общим коллектором, гамма (γ), определяется как
γ = ΔIe/ΔIb
и связано с усилением тока между коллектором и базой, бета (β), схемы с общим эмиттером по формуле:
γ = β + 1
Поскольку данный транзистор может быть подключен в любой из трех основных конфигураций, то, как указывалось ранее, существует определенная связь между альфа (α), бета (β) и гамма (γ).
Эти отношения снова перечислены для вашего удобства:
α = β / (β + 1) β = α / (1 — α) γ = β + 1
Возьмем, к примеру, транзистор, который указан в паспорте производителя как имеющий коэффициент альфа 0,90, но мы хотим использовать его в конфигурации с общим эмиттером. Это означает, что мы должны найти бету. Расчеты:
β = α / (1 — α) = 0,90 / (1 — 0,90) = 0,90 / 0,1 = 9
Следовательно, изменение тока базы в этом транзисторе вызовет изменение тока коллектора в 9 раз больше.
Если мы хотим использовать этот же транзистор с общим коллектором, мы можем найти гамму (γ) по формуле:
γ = β + 1 = 9 + 1 = 10
Теперь, когда мы проанализировали базовый транзисторный усилитель с точки зрения смещения, класса работы и конфигурации схемы, давайте применим то, что было рассмотрено к предыдущему рисунку. Репродукция этого рисунка приведена ниже для вашего удобства.
На этом рисунке показан не просто базовый транзисторный усилитель, показанный ранее на предыдущем рисунке, а усилитель класса А, сконфигурированный как общий эмиттер с фиксированным смещением.
