Още веднъж за усилвателя с общ емитер

По-горе определихме усилването на напрежението за усилвател с общ емитер с резистор с нулев емитер, но резултатът беше грешен. Факт е, че транзисторът има собствено емитерно съпротивление, равно на 25 / Ik (mA) (изразено в ома), което трябва да се добави към съпротивлението на резистора, включен в емитерната верига. Това съпротивление е значително, когато в емитерната верига е включен малък резистор (или никакъв). Например, за усилвателя, който обсъдихме по-горе, усилването на напрежението е -10 kΩ/re или -400, ако приемем, че емитерният резистор е нула. По-рано предположихме, че входният импеданс h21eRe е равен на нула при Re = 0; всъщност той е приблизително равен на h21ere и в този случай е около 2,5 kOhm (токът на покой е 1 mA).

Вече споменахме усилвателя със заземен емитер и схемите с общ емитер. Тези схеми не трябва да се бъркат. Усилвател със "заземен емитер" е усилвател с общ емитер, в който Re = 0. Резистор на емитер може да присъства в етапа на усилвателя с общ емитер; характеристика на тази схема е, че емитерната верига е обща за входа и изхода на веригата.

Недостатъци на едностъпален усилвател със заземен емитер Допълнително усилване поради липсата на резистор в емитерната верига Re = 0, получаваме поради влошаване на някои параметри на усилвателя. Колкото и популярен да е усилвателят със заземен емитер в учебниците, на практика той трябва да се използва само във вериги, обхванати от обща отрицателна обратна връзка. За да разберете за какво става дума, разгледайте фиг. 2.35.

емитер

Ориз. 2.35.Общ емитерен усилвател без отрицателна обратна връзка в емитерната верига.

1. Нелинейност. Коефициентът на усилване се определя от израза k = -gmRk = -Rk / re = -RkIk (mA) / 25, т.е. за ток на покой от 1 mA той е равен на -400. Но факт е, че токът 1K се променя, когато входният сигнал се промени. В нашия пример коефициентът на усилване може да варира от -800 (Uout = 0, Ik = 2 mA) до нула (Uout = Ukk, Ik = 0). Ако на входа действа триъгълен сигнал, тогава изходният сигнал ще бъде както е показано на фиг. 2.36. Усилвателят внася големи изкривявания, т.е. има лоша линейност. Усилвател със заземен емитер с отворена верига може да се използва само за малки диапазони на промяна на сигнала близо до точката на покой. Що се отнася до усилвателя с общ емитер, неговото усилване е почти независимо от тока на колектора, при условие че Re » re; той осигурява усилване без изкривяване в широк диапазон на сигнала.

веднъж

Ориз. 2.36. Нелинейният изходен сигнал, взет от усилвател със заземен излъчвател.

2. Входен импеданс. Входният импеданс е приблизително равен на Zin = h21e = (25h21e/Ik(mA)) Ohm. Тук отново се сблъскваме с факта, че токът Ik се променя при промяна на изходния сигнал, което означава, че входното съпротивление също се променя. Ако източникът, захранващ базата, има малък изходен импеданс, тогава ще получите нелинеен делител на променливо напрежение, образуван от източника на сигнала и входния импеданс на усилвателя. Що се отнася до усилвателя с общ емитер, той има постоянен и висок входен импеданс.

3. Отместване. В усилвател със заземен емитер смесването е трудно. Изкушаващо е просто да приложите напрежение (от делителя), което ще осигури желания ток на покой в ​​съответствие с уравнениетоEbers Moll. Това обаче не може да се направи, тъй като напрежението Ube зависи от температурата (при фиксирана стойност на Ik) и се променя с 2,1 mV / ° C (всъщност напрежението намалява с повишаване на температурата T поради факта, че токът Inas се променя; в резултат на това се оказва, че напрежението Ube е приблизително пропорционално на 1 / T. където T е абсолютната температура). Това води до факта, че колекторният ток (при фиксирана стойност на Ube) ще се увеличи с фактор 10, когато температурата се повиши с 30°C. Тази нестабилност прави отклонението неработещо, тъй като дори малки температурни колебания ще доведат усилвателя до насищане. Например, ако напрежението на смесване се направи равно на половината от захранващото напрежение на колектора, тогава усилвателят със заземен емитер ще премине в насищане, когато температурата се повиши с 8°C.

Упражнение 2.9.Уверете се, че когато температурата на околната среда се повиши с 8°C, усилвателят със заземен излъчвател и смесително напрежение, приложено към основата, преминава в режим на насищане. В началното състояние транзисторът е предубеден, така че Uk = 0,51Ukk.

Ще научите как се решава проблемът с изместването в следващите раздели. Що се отнася до усилвателя с общ емитер, стабилно отклонение се създава с напрежение, приложено към основата; по-голямата част от това напрежение се носи от резистора в емитерната верига, като по този начин се осигурява постоянен ток на покой.

Емитер резистор като елемент за обратна връзка. Ако добавите съпротивлението на външен емитер резистор към собственото съпротивление на емитера, тогава много параметри на общия емитер усилвател ще се подобрят, макар и за сметка на намаляване на печалбата. Подобен феномен се обсъжда в следващите две глави за употребата наотрицателна обратна връзка, която ви позволява да подобрите характеристиките на усилвателя поради частичното прехвърляне на изходния сигнал към входа. Това не е просто съвпадение, а защото усилвателят с общ емитер използва някаква форма на отрицателна обратна връзка. Представете си, че транзисторът е транспроводим елемент, в който колекторният ток (и следователно изходното напрежение) зависи от напрежението, действащо между базата и емитера; На входа на усилвателя се подава напрежение, действащо между основата и земята. Входното напрежение е напрежението между емитер и база минус напрежение (IeRe). Следователно във веригата с общ емитер действа отрицателна обратна връзка и поради това характеристиките на усилвателя се подобряват (висока линейност и стабилност, висок входен импеданс; изходният импеданс може да бъде намален чрез въвеждане на обратна връзка директно от колектора). Това е само първото запознаване с обратната връзка, но също така ни позволява да оценим значимостта на материала, представен в гл. 4 - 5.