Det er forskjellige typer transistorforsterkere betjenes ved hjelp av en AC-signalinngang. Dette byttes mellom den positive verdien og den negative verdien, derfor er dette den ene måten å presentere den vanlige emitteren på forsterkerkrets for å fungere mellom to toppverdier. Denne prosessen er kjent som forspenningsforsterkeren, og det er en viktig forsterkerdesign for å etablere det nøyaktige driftspunktet til en transistorforsterker som er klar til å motta signalene, og dermed kan den redusere forvrengning av utgangssignalet. I denne artikkelen vil vi diskutere vanlig emitterforsterkeranalyse.

Hva er en forsterker?

Forsterkeren er en elektronisk krets som brukes til å øke styrken til et svakt inngangssignal når det gjelder spenning, strøm eller effekt. Prosessen med å øke styrken til et svakt signal er kjent som Amplification. En viktigste begrensning under forsterkningen er at bare størrelsen på signalet skal øke, og det skal ikke være noen endringer i den opprinnelige signalformen. Transistoren (BJT, FET) er en hovedkomponent i et forsterkersystem. Når en transistor brukes som forsterker, er det første trinnet å velge en passende konfigurasjon der enheten skal brukes. Deretter skal transistoren være forspent for å få ønsket Q-punkt. Signalet påføres forsterkerens inngang og utgangsforsterkningen oppnås.

Hva er en vanlig emitterforsterker?

Den vanlige emitterforsterkeren er en tre-grunnleggende en-trinns bipolar kryssstransistor og brukes som en spenningsforsterker. Inngangen til denne forsterkeren er hentet fra baseterminalen, utgangen blir samlet fra kollektorterminalen og emitterterminalen er vanlig for begge terminalene. Grunnsymbolet til den vanlige emitterforsterkeren er vist nedenfor.

Vanlig emitterforsterker

Vanlig konfigurasjon av emitterforsterker

I elektronisk kretsdesign er det tre typer transistorkonfigurasjoner som vanlig emitter, felles base og felles kollektor. Ved at den hyppigst brukte er vanlig emitter på grunn av dens hovedattributter.

Denne typen forsterker inkluderer signalet som blir gitt til baseterminalen, og deretter mottas utgangen fra kollektorterminalen i kretsen. Men, som navnet antyder, er hovedattributtet til emitterkretsen kjent for både inngangen og utgangen.

Konfigurasjonen av en vanlig emittertransistor er mye brukt i de fleste elektroniske kretsdesigner. Denne konfigurasjonen er jevnt egnet for både transistorer som PNP og NPN-transistorer, men NPN-transistorer brukes ofte på grunn av den utbredte bruken av disse transistorene.

I Common Emitter Amplifier Configuration er Emitter of a BJT felles for både inngangs- og utgangssignalet som vist nedenfor. Ordningen er den samme for en PNP-transistor , men skjevhet vil være motsatt w.r.t NPN-transistor.

CE-forsterkerkonfigurasjoner

Drift av Common Emitter Amplifier

Når et signal påføres over emitter-basekrysset, øker forspenningen over dette krysset i løpet av den øvre halvsyklusen. Dette fører til en økning i strømmen av elektroner fra emitteren til en kollektor gjennom basen, og øker dermed kollektorstrømmen. Den økende kollektorstrømmen gjør at flere spenningsfall faller over kollektorbelastningsmotstanden RC.

Drift av CE-forsterker

Den negative halvsyklusen reduserer forspenningen forover over emitter-basekrysset. Den avtagende kollektor-basespenningen reduserer kollektorstrømmen i hele kollektormotstanden Rc. Dermed vises den forsterkede lastmotstanden over kollektormotstanden. Den vanlige emitterforsterkerkretsen er vist ovenfor.

Fra spenningsbølgeformene for CE-kretsen vist i figur (b), er det sett at det er en 180-graders faseforskyvning mellom inngangs- og utgangsbølgeformene.

Arbeid med Common Emitter Amplifier

Nedenfor kretsdiagram viser hvordan den vanlige emitterforsterkerkretsen fungerer den består av spenningsdeler forspenning, brukes til å forsyne basisspenningen i henhold til nødvendigheten. Spenningsdelerforspenningen har en potensiell skillelinje med to motstander som er koblet på en slik måte at midtpunktet brukes til å forsyne baseforspenningen.

Vanlig emitterforsterkerkrets

Det er forskjellige typer elektroniske komponenter i den vanlige emitterforsterkeren som er R1-motstand, brukes for fremoverforspenning, R2-motstanden brukes til utvikling av forspenning, RL-motstanden brukes ved utgangen, det kalles lastmotstanden. RE-motstanden brukes for termisk stabilitet. C1-kondensatoren brukes til å skille vekselstrømssignalene fra DC-forspenningen, og kondensatoren er kjent som koblingskondensatoren .

Figuren viser at forspenningen mot forsterkning av vanlige emitterforsterkertransistoregenskaper hvis R2-motstanden øker, er det en økning i forspenningen og R1 og forspenningen er omvendt proporsjonal med hverandre. De vekselstrøm påføres basen til transistoren til den vanlige emitterforsterkerkretsen, så strømmer det med liten basestrøm. Derfor er det en stor mengde strøm gjennom kollektoren ved hjelp av RC-motstanden. Spenningen nær motstanden RC vil endres fordi verdien er veldig høy og verdiene er fra 4 til 10kohm. Derfor er det en enorm mengde strøm til stede i kollektorkretsen som forsterkes fra det svake signalet, derfor fungerer vanlige emittertransistorer som en forsterkerkrets.

Spenningsgevinst for vanlig emitterforsterker

Strømforsterkningen til den vanlige emitterforsterkeren er definert som forholdet mellom endring i kollektorstrøm og endring i basisstrøm. Spenningsforsterkningen er definert som produktet av strømforsterkningen og forholdet mellom utgangsmotstanden til samleren og inngangsmotstanden til basiskretsene. Følgende ligninger viser det matematiske uttrykket for spenningsforsterkningen og strømforsterkningen.

β = ΔIc / ΔIb

Av = β Rc / Rb

Kretselementer og deres funksjoner

De vanlige emitterforsterkerkretselementene og deres funksjoner er diskutert nedenfor.

Forspenningskrets / spenningsdeler

Motstandene R1, R2 og RE brukes til å danne spenningsforspenning og stabiliseringskrets . Forspenningskretsen må etablere et riktig operativt Q-punkt, ellers kan en del av den negative halvsyklusen til signalet bli avskåret i utgangen.

Inngangskondensator (C1)

Kondensatoren C1 brukes til å koble signalet til baseterminalen til BJT. Hvis den ikke er der, vil signalkildemotstanden, Rs komme over R2, og dermed vil den endre forspenningen. C1 tillater bare AC-signalet å strømme, men isolerer signalkilden fra R2

Emitter Bypass Kondensator (CE)

En emitter-bypass-kondensator CE brukes parallelt med RE for å gi en lav reaktansbane til det forsterkede vekselstrømssignalet. Hvis det ikke brukes, vil det forsterkede vekselstrømssignalet som følger gjennom RE føre til et spenningsfall over det, og derved slippe utgangsspenningen.

Koblingskondensator (C2)

Koblingskondensatoren C2 kobler et trinn med forsterkning til neste trinn. Denne teknikken brukes til å isolere DC-forspenningsinnstillingene til de to koblede kretsene.

CE-forsterkerkretsstrømmer

Basisstrøm iB = IB + ib hvor,

IB = DC-basestrøm når det ikke blir brukt noe signal.

ib = AC-base når AC-signal blir påført og iB = total basestrøm.

Samlerstrøm iC = IC + ic hvor,

iC = total samlerstrøm.

IC = null signal kollektorstrøm.

ic = AC-samlerstrøm når AC-signalet påføres.

Emitterstrøm iE = IE + dvs. hvor,

IE = Null signalstrøm.

Ie = vekselstrømstrøm når vekselstrømssignalet blir brukt.

iE = total emitterstrøm.

“hvordan du programmerer en pic -mikrokontroller ”

Vanlig analyse av emitterforsterker

Det første trinnet i vekselstrømsanalyse av Common Emitter forsterkerkrets er å tegne vekselstrøm ekvivalent krets ved å redusere alle likestrømskilder til null og kortslutte alle kondensatorene. Figuren nedenfor viser AC-ekvivalent krets.

AC-ekvivalent krets for CE-forsterker

Det neste trinnet i AC-analysen er å tegne en h-parameterkrets ved å erstatte transistoren i AC-ekvivalent krets med sin h-parametermodell. Figuren nedenfor viser h-parameter ekvivalent krets for CE-kretsen.

h-Parameter ekvivalent krets for vanlig emitterforsterker

Den typiske CE-kretsytelsen er oppsummert nedenfor:

Enhetsinngangsimpedans, Zb = hie
Kretsinngangsimpedans, Zi = R1 || R2 || Zb
Enhetens utgangsimpedans, Zc = 1 / hakke
Kretsutgangsimpedans, Zo = RC || ZC ≈ RC
Kretsspenningsforsterkning, Av = -hfe / hie * (Rc || RL)
Kretsstrømforsterkning, AI = hfe. RC. Rb / (Rc + RL) (Rc + hie)
Kretseffektforsterkning, Ap = Av * Ai

CE-forsterker Frekvensrespons

Spenningsforsterkningen til en CE-forsterker varierer med signalfrekvensen. Det er fordi reaktansen til kondensatorene i kretsen endres med signalfrekvens og dermed påvirker utgangsspenningen. Kurven tegnet mellom spenningsforsterkning og signalfrekvensen til en forsterker er kjent som frekvensrespons. Figuren nedenfor viser frekvensresponsen til en typisk CE-forsterker.

Frekvensrespons

Fra grafen ovenfor observerer vi at spenningsforsterkningen faller av ved lave (FH) frekvenser, mens den er konstant over midtfrekvensområdet (FL til FH).

Ved lave frekvenser ( Reaktansen til koblingskondensatoren C2 er relativt høy, og derfor vil meget liten del av signalet passere fra forsterkerstadiet til belastningen.

Videre kan CE ikke shunt RE effektivt på grunn av dens store reaktans ved lave frekvenser. Disse to faktorene fører til at spenningsforsterkningen faller av ved lave frekvenser.

Ved høye frekvenser (> FH) Reaktansen til koblingskondensatoren C2 er veldig liten, og den oppfører seg som kortslutning. Dette øker belastningseffekten av forsterkertrinnet og tjener til å redusere spenningsforsterkningen.

Videre, ved høye frekvenser, er den kapasitive reaktansen til base-emitterkrysset lav, noe som øker basestrømmen. Denne frekvensen reduserer den nåværende forsterkningsfaktoren β. På grunn av disse to grunnene faller spenningsforsterkningen av med en høy frekvens.

Ved midtfrekvenser (FL til FH) Spenningsforsterkningen til forsterkeren er konstant. Effekten av koblingskondensatoren C2 i dette frekvensområdet er slik at den opprettholder en konstant spenningsforsterkning. Når frekvensen øker i dette området, reduseres således reaktansen til CC, som har en tendens til å øke forsterkningen.

Imidlertid betyr lavere reaktans at høyere nesten nesten avbryter hverandre, noe som resulterer i en jevn rettferdig midtfrekvens.

Vi kan observere frekvensresponsen til hvilken som helst forsterkerkrets som er forskjellen i ytelsen gjennom endringer innenfor inngangssignalets frekvens fordi den viser frekvensbåndene der utgangen forblir ganske stabil. Kretsbåndbredden kan defineres som frekvensområdet enten lite eller stort blant ƒH & ƒL.

Så fra dette kan vi bestemme spenningsforsterkningen for enhver sinusformet inngang i et gitt frekvensområde. Frekvensresponsen til en logaritmisk presentasjon er Bode-diagrammet. De fleste lydforsterkerne har en flat frekvensrespons som varierer fra 20 Hz - 20 kHz. For en lydforsterker er frekvensområdet kjent som båndbredde.

Frekvenspunkter som ƒL & ƒH er relatert til det nedre hjørnet og det øvre hjørnet på forsterkeren, som er kretsens forsterkningsfall ved både høye og lave frekvenser. Disse frekvenspunktene er også kjent som desibelpunkter. Så BW kan defineres som

BW = fH - fL

DB (desibel) er 1/10 av en B (bel), er en kjent ikke-lineær enhet for å måle forsterkning og er definert som 20log10 (A). Her er ‘A’ desimalforsterkningen som er tegnet over y-aksen.

Maksimal utgang kan oppnås gjennom null desibel som kommuniserer mot en enhetsfunksjon ellers oppstår den en gang Vout = Vin når det ikke er noen reduksjon på dette frekvensnivået, så

VOUT / VIN = 1, så 20log (1) = 0dB

Vi kan merke fra grafen ovenfor, at utgangen ved de to avskjæringsfrekvenspunktene vil reduseres fra 0dB til -3dB og fortsetter å synke med en fast hastighet. Denne reduksjonen i forsterkning er ofte kjent som avrullingsdelen av frekvensresponskurven. I alle grunnleggende filter- og forsterkerkretser kan denne avrullningshastigheten defineres som 20dB / tiår, som er lik en 6dB / oktavhastighet. Så rekkefølgen på kretsen multipliseres med disse verdiene.

Disse -3dB avskjæringsfrekvenspunktene vil beskrive frekvensen der o / p-forsterkningen kan reduseres til 70% av den største verdien. Etter det kan vi ordentlig si at frekvenspunktet også er frekvensen som systemets forsterkning har redusert til 0,7 av sin største verdi.

Vanlig emittertransistorforsterker

Kretsskjemaet til den vanlige emittertransistorforsterkeren har en felles konfigurasjon, og det er et standardformat for transistorkretsen, mens spenningsforsterkning er ønsket. Den vanlige emitterforsterkeren konverteres også som en inverterende forsterker. De forskjellige typer konfigurasjoner i transistoren forsterkere er vanlig base og felles kollektortransistoren og figuren er vist i de følgende kretsene.

Vanlig emittertransistorforsterker
Kjennetegn ved Common Emitter Amplifier
Spenningsforsterkningen til en vanlig emitterforsterker er middels
Effektgevinsten er høy i den vanlige emitterforsterkeren
Det er et faseforhold på 180 grader i input og output
I den vanlige emitterforsterkeren er inngangs- og utgangsmotstandene middels.
Egenskapsgrafen mellom skjevhet og forsterkning er vist nedenfor.

Kjennetegn
Transistor forspenning
Vcc (forsyningsspenning) vil bestemme den største Ic (kollektorstrøm) når transistoren er aktivert. Ib (basestrøm) for transistoren kan bli funnet fra Ic (kollektorstrøm) og likestrømforsterkningen β (Beta) til transistoren.
VB = VCC R2 / R1 + R2
Beta-verdi
Noen ganger blir 'β' referert til som 'hFE', som er transistorens fremadstrømforsterkning innenfor CE-konfigurasjonen. Beta (β) er et fast forhold mellom de to strømmer som Ic og Ib, så det inneholder ikke enheter. Så en liten endring i grunnstrømmen vil gjøre en enorm endring i samlerstrømmen.
Den samme typen transistorer så vel som deres delenummer vil inneholde enorme endringer innenfor deres β-verdier. For eksempel inkluderer NPN-transistoren som BC107 en Beta-verdi (DC-strømforsterkning mellom 110 - 450 basert på databladet. Så en transistor kan inkludere en 110 Beta-verdi, mens en annen kan omfatte 450 Beta-verdi, men begge transistorene er NPN BC107 transistorer fordi Beta er en funksjon av strukturen til transistoren, men ikke av dens funksjon.
Når base- eller emitterkrysset til transistoren er tilkoblet forspenning, vil emitterspenningen 'Ve' være et enkelt kryss der spenningsfallet er ulikt spenningen til baseterminalen. Emitterstrømmen (Ie) er bare spenningen over emittermotstanden. Dette kan bare beregnes gjennom Ohms lov. ‘Ic’ (kollektorstrøm) kan tilnærmes, da den er omtrent lik verdien til emitterstrømmen.
Inngangs- og utgangsimpedans til vanlig emitterforsterker
I ethvert elektronisk kretsdesign er impedansenivåer en av hovedattributtene som må vurderes. Verdien av inngangsimpedans er normalt i området 1kΩ, mens dette kan variere betydelig basert på forholdene og verdiene til kretsen. Jo mindre inngangsimpedans vil oppstå fra sannheten om at inngangen er gitt over de to terminalene til den transistorlignende basen og emitteren fordi det er et forutbestemt kryss.
Dessuten er o / p-impedansen relativt høy fordi den varierer betydelig igjen på verdiene til valgte elektroniske komponentverdier og tillatte strømnivåer. O / p-impedansen er minimum 10 kΩ ellers muligens høy. Men hvis strømavløpet tillater å trekke høye nivåer av strøm, vil o / p-impedansen reduseres betydelig. Impedansen eller motstandsnivået kommer fra sannheten at utgangen brukes fra kollektorterminalen fordi det er et omvendt forspent kryss.
Single Stage Common Emitter Forsterker
Entrinns vanlig emitterforsterker er vist nedenfor, og forskjellige kretselementer med deres funksjoner er beskrevet nedenfor.
Biasing Circuit
Kretsene som forspenning og stabilisering kan dannes med motstander som R1, R2 og RE
Inngangskapasitet (Cin)
Inngangskapasitansen kan betegnes med 'Cin' som brukes til å kombinere signalet mot basisterminalen til transistoren.
Hvis denne kapasitansen ikke brukes, vil motstanden til signalkilden nærme seg over motstanden 'R2' for å endre forspenningen. Denne kondensatoren tillater ganske enkelt AC-signal å levere.
Emitter Bypass Kondensator (CE)
Tilkoblingen av emitter-bypass-kondensatoren kan gjøres parallelt med RE for å gi en lavreaktansfelt mot det forsterkede vekselstrømssignalet. Hvis det ikke brukes, vil det forsterkede vekselstrømssignalet strømme gjennom RE for å forårsake et spenningsfall over det, slik at o / p-spenningen kan forskyves.
Koblingskondensator (C)
Denne koblingskondensatoren brukes hovedsakelig til å kombinere det forsterkede signalet mot o / p-enheten, slik at det bare tillater vekselstrømssignal å levere.
Arbeider
Når et svakt inngangs AC-signal er gitt mot basisterminalen til transistoren, vil en liten mengde basestrøm levere, på grunn av denne transistorhandlingen, høy AC. strøm vil strømme gjennom kollektorbelastning (RC), slik at høy spenning kan komme til syne over kollektorbelastningen så vel som utgangen. Dermed påføres et svakt signal mot baseterminalen som vises i forsterket form i kollektorkretsen. Forsterkerens spenningsforsterkning som Av er forholdet mellom forsterket inngangs- og utgangsspenning.
Frekvensrespons og båndbredde
Forsterkerens spenningsøkning som Av for flere inngangsfrekvenser kan konkluderes. Dens egenskaper kan tegnes på begge aksene som en frekvens på X-aksen, mens spenningsforsterkningen er på Y-aksen. Grafen for frekvensrespons kan oppnås som er vist i karakteristikkene. Så vi kan observere at forsterkeren til denne forsterkeren kan reduseres ved svært høye og lave frekvenser, men den holder seg stabil over et omfattende område av midtfrekvensområdet.
FL eller lav avskåret frekvens kan defineres som når frekvensen er under 1. Frekvensområdet kan bestemmes hvor forsterkerforsterkningen er dobbelt så stor som forsterkningen av midtfrekvensen.
FL (øvre avskjæringsfrekvens) kan defineres som når frekvensen er i det høye området der forsterkerens forsterkning er 1 / √2 ganger forsterkningen av midtfrekvensen.
Båndbredde kan defineres som frekvensintervallet blant lav- og øvre avskjæringsfrekvenser.
BW = fU - fL
Common Emitter Amplifier Experiment Theory
Hovedintensjonen med denne CE NPN-transistorforsterkeren er å undersøke dens funksjon.
CE-forsterkeren er en av hovedkonfigurasjonene til en transistorforsterker. I denne testen vil eleven designe og undersøke en grunnleggende NPN CE-transistorforsterker. Anta at læreren har litt kunnskap om teorien om transistorforsterker som bruk av AC-ekvivalente kretser. Så det anslås at eleven designer sin egen prosess for å utføre eksperimentet i laboratoriet, når analysen før laboratoriet er fullført, kan han analysere og oppsummere eksperimentresultatene i rapporten.
De nødvendige komponentene er NPN-transistorer - 2N3904 & 2N2222), VBE = 0.7V, Beta = 100, r’e = 25mv / IE i analysen av Pre-lab.
Pre-lab
I henhold til kretsskjemaet, beregne DC-parametrene som Ve, IE, VC, VB & VCE med tilnærmet teknikk. Skisse vekselstrøm ekvivalent krets og beregne Av (spenningsforsterkning), Zi (inngangsimpedans) og Zo (utgangsimpedans). Skiss også komposittbølgeformene som er forutsigbare på forskjellige punkter som A, B, C, D & E i kretsen. På punkt ‘A’, antar Vin som 100 mv topp, Sinusbølge med 5 kHz.
For en spenningsforsterker, tegne kretsen med inngangsimpedans, en spenningskilde som er avhengig så vel som o / p-impedans
Mål inngangsimpedansverdien som Zi gjennom å sette inn en testmotstand i en serie gjennom inngangssignalene mot forsterkeren og måle hvor mye signalet fra vekselstrømgeneratoren virkelig vil vises på forsterkerens inngang.
For å bestemme utgangsimpedansen, ta ut belastningsmotstanden et øyeblikk og beregne den ubelastede vekselstrømsspenningen. Deretter setter du lastmotstanden tilbake, måler igjen o o / p-spenningen. For å bestemme utgangsimpedansen kan disse målingene brukes.
Eksperiment i Lab
Design kretsen deretter og sjekk alle beregningene ovenfor. Bruk likestrømskobling så vel som dobbeltspor på oscilloskopet. Etter at takeaway-senderen måler øyeblikkelig og igjen o / p-spenningen. Evaluer resultatene ved hjelp av Pre-lab beregninger.
Fordeler
Fordelene med en vanlig emitterforsterker inkluderer følgende.
Den vanlige emitterforsterkeren har lav inngangsimpedans, og den er en inverterende forsterker
Utgangsimpedansen til denne forsterkeren er høy
Denne forsterkeren har den høyeste effektforsterkningen når den kombineres med middels spenning og strømforsterkning
Den nåværende forsterkningen til den vanlige emitterforsterkeren er høy
Ulemper
Ulempene med en vanlig emitterforsterker inkluderer følgende.
I de høye frekvensene reagerer ikke den vanlige emitterforsterkeren
Spenningsforsterkningen til denne forsterkeren er ustabil
Utgangsmotstanden er veldig høy i disse forsterkerne
I disse forsterkerne er det høy termisk ustabilitet
Høy ytelsesmotstand
applikasjoner
Applikasjonene til en vanlig emitterforsterker inkluderer følgende.
De vanlige emitterforsterkerne brukes i lavfrekvente spenningsforsterkere.
Disse forsterkerne brukes vanligvis i RF-kretsene.
Generelt brukes forsterkerne i forsterkere med lite støy
Den vanlige emitterkretsen er populær fordi den er godt egnet for spenningsforsterkning, spesielt ved lave frekvenser.
Common-emitter forsterkere brukes også i radiofrekvente transceiver kretser.
Vanlig emitterkonfigurasjon som ofte brukes i forsterkere med lite støy.
Denne artikkelen diskuterer arbeidet til den vanlige emitterforsterkeren krets. Ved å lese informasjonen ovenfor har du fått en ide om dette konseptet. Videre, eventuelle spørsmål angående dette eller hvis du vil å gjennomføre elektriske prosjekter , er du velkommen til å kommentere nedenfor. Her er spørsmålet for deg, hva er funksjonen til den vanlige emitterforsterkeren?