Amplificatore a emettitore comune - Caratteristiche, polarizzazione, esempi risolti

Questa configurazione è nota come configurazione emettitore comune perché qui l'emettitore viene utilizzato come terminale negativo comune per il segnale di base in ingresso e il carico in uscita. In altre parole, il terminale di emettitore diventa il terminale di riferimento per entrambi gli stadi di ingresso e di uscita (significato comune ai terminali di base e di collettore).

L'amplificatore a emettitore comune è la configurazione di transistor più comunemente utilizzata, come si può vedere nella Fig. 3.13 di seguito per entrambi i transistor pnp e npn.

Fondamentalmente, qui il terminale di base del transistor viene utilizzato come ingresso, il collettore è configurato come uscita e l'emettitore è cablato in comune ad entrambi (ad esempio, se il transistor è NPN l'emettitore può essere unito al riferimento della linea di terra), da qui prende il nome come emettitore comune. Per un FET, il circuito analogo è definito come amplificatore a sorgente comune.

Caratteristiche comuni dell'emettitore

Proprio come configurazione di base comune anche qui due gamme di caratteristiche diventano nuovamente essenziali per spiegare completamente la natura della configurazione dell'emettitore comune: uno per il circuito di ingresso o base-emettitore e l'altro per il circuito di uscita o collettore-emettitore.

Questi due set sono mostrati nella Fig. 3.14 di seguito:

Le direzioni del flusso di corrente per emettitore, collettore e base sono indicate secondo la regola convenzionale standard.

Sebbene la configurazione sia cambiata, la relazione per il flusso corrente che era stata stabilita nella nostra precedente configurazione di base comune si applica ancora qui senza alcuna modifica.

Questo può essere rappresentato come: io E = I C + I B e io C = I E .

Per la nostra attuale configurazione a emettitore comune, le caratteristiche di uscita indicate sono una rappresentazione grafica della corrente di uscita (I. C ) rispetto alla tensione di uscita (V QUESTO ) per un insieme selezionato di valori di corrente di ingresso (I. B ).

Le caratteristiche di ingresso possono essere viste come un grafico della corrente di ingresso (I. B ) contro la tensione di ingresso (V ESSERE ) per un dato insieme di valori di tensione di uscita (V QUESTO )

Si osservi che le caratteristiche di Fig. 3.14 indicano il valore di I B in microampere, invece che in milliampere per IC.

Inoltre troviamo che le curve di I B non sono perfettamente orizzontali come quelle realizzate per I E nella configurazione a base comune, il che implica che la tensione collettore-emettitore ha la capacità di influenzare il valore della corrente di base.

La regione attiva per la configurazione a emettitore comune può essere intesa come quella sezione del quadrante in alto a destra che possiede la maggior quantità di linearità, ovvero quella specifica area in cui le curve per I B tendono ad essere praticamente dritti e distribuiti uniformemente.

Nella Fig. 3.14a questa regione potrebbe essere vista sul lato destro della linea tratteggiata verticale a V Cesate e sulla curva di I B uguale a zero. La regione a sinistra di V Cesate è nota come regione di saturazione.

All'interno della regione attiva di un amplificatore a emettitore comune la giunzione collettore-base sarà polarizzata inversamente, mentre la giunzione base-emettitore sarà polarizzata in avanti.

Se ricordi, questi erano esattamente gli stessi fattori che persistevano nella regione attiva della configurazione della base comune. La regione attiva della configurazione a emettitore comune potrebbe essere implementata per l'amplificazione di tensione, corrente o potenza.

La regione di cutoff per la configurazione a emettitore comune non sembra essere ben caratterizzata rispetto a quella della configurazione a base comune. Si noti che nelle caratteristiche del collettore di Fig. 3.14 la I C non è realmente corrispondente a zero mentre io B è zero.

Per la configurazione a base comune, ogni volta che la corrente di ingresso I E sembra essere vicino allo zero, la corrente del collettore diventa uguale solo alla corrente di saturazione inversa I. CHE COSA , in modo che la curva I E = 0 e l'asse della tensione erano uno, per tutte le applicazioni pratiche.

La causa di questa variazione nelle caratteristiche del collettore potrebbe essere valutata con le opportune modifiche delle Eq. (3.3) e (3.6). come indicato di seguito:

Valutando lo scenario sopra discusso, dove IB = 0 A, e sostituendo un valore tipico come 0,996 per α, siamo in grado di ottenere una corrente di collettore risultante come espressa di seguito:

Se consideriamo I CBO come 1 μA, la corrente del collettore risultante con I. B = 0 A sarebbe 250 (1 μA) = 0,25 mA, come riprodotto nelle caratteristiche di Fig. 3.14.

In tutte le nostre discussioni future, il collezionista corrente stabilito dalla condizione I B = 0 μA avrà la notazione determinata dalla seguente Eq. (3.9).

Le condizioni basate sulla corrente appena stabilita sopra potrebbero essere visualizzate nella seguente Fig 3.15 usando le sue direzioni di riferimento come descritto sopra.

Per abilitare l'amplificazione con distorsioni minime nel modo emettitore comune, il taglio è stabilito dalla corrente di collettore I. C = I AMMINISTRATORE DELEGATO.

Significa l'area appena sotto I. B = 0 μA dovrebbe essere evitato per garantire un'uscita pulita e non distorta dall'amplificatore.

Come funzionano i comuni circuiti di emissione

Nel caso in cui si desidera che la configurazione funzioni come un interruttore logico, ad esempio con un microprocessore, la configurazione presenterà un paio di punti di intervento di interesse: prima come punto di taglio e l'altro come regione di saturazione.

Il limite può essere idealmente impostato su I. C = 0 mA per la V specificata QUESTO voltaggio.

Dal momento che l'I CEO i Normalmente è abbastanza piccolo per tutti i BJT al silicio, il taglio potrebbe essere implementato per le azioni di commutazione quando I B = 0 μA o I C = I Amministratore delegato

Se ricordi nella nostra configurazione di base comune, l'insieme delle caratteristiche di input è stato approssimativamente stabilito attraverso una linea retta equivalente che porta al risultato V ESSERE = 0,7 V, per tutti i livelli di I. E che era maggiore di 0 mA

Possiamo applicare lo stesso metodo anche per una configurazione a emettitore comune, che produrrà l'equivalente approssimativo come illustrato nella Fig. 3.16.

Figura 3.16 Equivalente lineare a tratti per le caratteristiche del diodo di Fig. 3.14b.

Il risultato è conforme alla nostra deduzione precedente in base alla quale la tensione di base dell'emettitore per un BJT all'interno della regione attiva o nello stato ON sarà di 0,7 V e verrà fissata indipendentemente dalla corrente di base.

Esempio pratico risolto 3.2

Come polarizzare un amplificatore a emettitore comune

Il biasing di un amplificatore a emettitore comune potrebbe essere stabilito nello stesso modo in cui è stato implementato per il rete di base comune .

Supponiamo di avere un transistor npn proprio come indicato in Fig. 3.19a, e di voler imporre una corretta polarizzazione attraverso di esso, al fine di stabilire il BJT nella regione attiva.

Per questo dovresti prima indicare la I E direzione come dimostrano le frecce nel simbolo del transistor (vedi Fig. 3.19b). Dopodiché, dovresti stabilire le altre direzioni correnti rigorosamente secondo l'attuale rapporto di legge di Kirchhoff: I. C + I B = I E.

Successivamente, è necessario introdurre le linee di alimentazione con polarità corrette integrando le direzioni di I. B e io C come indicato in Fig. 3.19c, e infine concludere la procedura.

Allo stesso modo un BJT pnp potrebbe essere polarizzato anche nella sua modalità emettitore comune, per questo è sufficiente invertire tutte le polarità della Fig. 3.19

Applicazione tipica:

Amplificatore di tensione a bassa frequenza

Di seguito è illustrata un'illustrazione standard dell'utilizzo di un circuito amplificatore a emettitore comune.

Il circuito accoppiato in CA funziona come un amplificatore di cambio di livello. In questa situazione, la caduta di tensione base-emettitore dovrebbe essere di circa 0,7 volt.

Il condensatore di ingresso C elimina qualsiasi elemento DC dell'ingresso, mentre i resistori R1 e R2 vengono utilizzati per polarizzare il transistor per consentirne lo stato attivo per l'intero intervallo dell'ingresso. L'uscita è una replica capovolta della componente AC dell'ingresso che è stata potenziata dal rapporto RC / RE e spostata di una misura decisa da tutte e 4 le resistenze.

Dato che l'RC è normalmente piuttosto massiccio, l'impedenza di uscita su questo circuito potrebbe essere davvero notevole. Per ridurre al minimo questa preoccupazione, RC viene mantenuto il più piccolo possibile, inoltre l'amplificatore è accompagnato da un buffer di tensione come un inseguitore di emettitore.

Circuiti a radiofrequenza

Amplificatori a emettitore comune a volte vengono utilizzati anche in circuiti a radiofrequenza , come per amplificare i segnali deboli ricevuti attraverso un'antenna. In casi come questo è comunemente sostituito dal resistore di carico che include un circuito sintonizzato.

Ciò può essere ottenuto per limitare la larghezza di banda a una banda sottile strutturata per tutta la frequenza operativa desiderata.

Più precisamente, inoltre, consente al circuito di funzionare a frequenze maggiori perché il circuito sintonizzato gli consente di risuonare qualsiasi capacità interelettrodica e di marcia, che generalmente proibiscono la risposta in frequenza. Gli emettitori comuni possono anche essere ampiamente utilizzati come amplificatori a basso rumore.