Invoering

Het moderne leven is moeilijk voor te stellen zonder goed ontwikkelde elektronica.

Maar moderne apparatuur wordt geleverd door een reeks elektrische en elektronische apparaten van verschillende complexiteit, bestaande uit elementen waarop elektrische spanningen worden toegepast of elektrische stromen stromen. Hoe complex elektronische apparaten uiteindelijk ook bestaan ​​uit een verscheidenheid aan elektronische apparaten die zeer specifieke eigenschappen hebben. Om verschillende apparatuur te ontwikkelen, vervaardigen of bedienen, moet men dus allereerst de processen kennen die plaatsvinden in elektronische apparaten onder verschillende omstandigheden, evenals de wetten waaraan deze processen onderworpen zijn, d.w.z. Beheers de basisprincipes van elektronica.

De transistor is een bestuurd apparaat, de collectorstroom hangt af van de emitterstroom, die op zijn beurt kan worden veranderd door de emitter-basisspanning, U EB. Omdat de spanning in het omgekeerd verbonden collectorcircuit aanzienlijk groter is dan in het voorwaarts verbonden emittercircuit, en de stromen in deze circuits vrijwel gelijk zijn, wordt het vermogen dat wordt gecreëerd door de wisselcomponent van de collectorstroom in de belasting die in de collector is aangesloten, circuit kan aanzienlijk meer energie worden besteed aan het regelen van de stroom in het emittercircuit, dat wil zeggen dat de transistor een versterkend effect heeft.

Om elektrische signalen te versterken, worden circuits met een gemeenschappelijke collector (CC) en een gemeenschappelijke emitter (CE) gebruikt. De werking van een bipolaire transistor volgens een schakeling met een OE wordt bepaald door de statische in- en uitgangskarakteristieken.

Bij het inschakelen van een bipolaire transistor gemeenschappelijke zender(OE) het ingangssignaal wordt aan de basis geleverd en van de collector verwijderd. In dit geval verschilt de fase van het uitgangssignaal 180° van het ingangssignaal. Versterkt zowel stroom als spanning. Door deze opname van de transistor kunt u de grootste vermogenswinst verkrijgen, daarom is dit de meest voorkomende. Met een dergelijk schema zijn de niet-lineaire signaalvervormingen echter veel groter. Bovendien worden bij dit aansluitschema de kenmerken van de versterker aanzienlijk beïnvloed door externe factoren, zoals voedingsspanning of omgevingstemperatuur. Negatieve feedback wordt meestal gebruikt om deze factoren te compenseren, maar vermindert de winst.

Bipolaire transistors worden bestuurd door stroom. In een circuit met OE-basisstroom. De spanning op de basis-emitterovergang blijft vrijwel constant en is afhankelijk van het halfgeleidermateriaal, voor germanium ongeveer 0,2 V, voor silicium ongeveer 0,7 V, maar de stuurspanning wordt aan de cascade zelf geleverd. De basis-, collector- en emitterstroom en andere stromen en spanningen in de cascade kunnen worden berekend met behulp van de wet van Ohm en de regels van Kirchhoff voor een vertakt circuit met meerdere circuits.

Bedrijfsmodi van een bipolaire transistor

Een transistor is een elektrisch omzettend halfgeleiderapparaat met een of meer elektrische knooppunten, geschikt voor het versterken van het vermogen van elektrische signalen, en met drie of meer aansluitingen. Volgens het werkingsprincipe zijn transistoren bipolair en veldeffect.

Een bipolaire transistor bevat drie halfgeleidergebieden met afwisselende n-p-n- of p-n-p-geleidingstypes, die respectievelijk emitter, basis en collector worden genoemd.

Normale actieve modus

De emitter-basisovergang wordt in voorwaartse richting ingeschakeld (open), en de collector-basisovergang wordt in achterwaartse richting ingeschakeld (gesloten) UEB >0 U KB;<0;

Omgekeerde actieve modus

De emitterovergang heeft een omgekeerde verbinding en de collectorovergang heeft een directe verbinding.

Verzadiging modus

Beide pn-overgangen zijn voorwaarts voorgespannen (beide open).

Afgesneden modus

In deze modus zijn beide pn-overgangen van het apparaat in de tegenovergestelde richting voorgespannen (beide zijn gesloten).

Barrièremodus

In deze modus baseren Het gelijkstroomcircuit van de transistor is kortgesloten of via een kleine weerstand naar zijn collector, en een weerstand is verbonden met het collector- of emittercircuit van de transistor, dat de stroom door de transistor instelt.

In dit verband is de transistor een diode die in serie is geschakeld met een weerstand.

Dergelijke cascadecircuits onderscheiden zich door een klein aantal componenten, goede hoogfrequente isolatie, een groot bereik van de bedrijfstemperatuur en de willekeur van transistorparameters.

Emitter-volger- een speciaal geval van spanningsrepeaters op basis van een bipolaire transistor. Gekenmerkt door hoge stroomversterking en spanningsversterking dichtbij de eenheid. In dit geval is de ingangsweerstand relatief hoog (deze is echter kleiner dan de ingangsweerstand van de bronvolger) en is de uitgangsweerstand klein.

De emittervolger gebruikt een transistorcircuit met een gemeenschappelijke collector (OC). Dat wil zeggen dat de voedingsspanning wordt aangelegd aan de collector, het ingangssignaal wordt toegevoerd aan de basis en het uitgangssignaal wordt verwijderd uit de emitter. Als gevolg hiervan wordt 100% negatieve spanningsfeedback gevormd, wat niet-lineaire vervormingen die optreden tijdens bedrijf aanzienlijk kan verminderen. Er moet ook worden opgemerkt dat de fasen van de ingangs- en uitgangssignalen hetzelfde zijn. Dit verbindingscircuit wordt gebruikt om ingangsversterkers te bouwen, als de uitgangsimpedantie van de bron hoog is, en als bufferversterker, evenals als uitgangstrappen van eindversterkers.

Verbindingsschema's

Aansluitcircuit met gemeenschappelijke emitter

U uit = U ke

Huidige winst:

I uit /I in =I tot /I b =I tot /(I e -I tot) = α/(1-α) = β [β>>1]

· Ingangsimpedantie:

R in =U in /I in =U b /I b

Voordelen:

· Grote stroomversterking

· Grote spanningsversterking

Hoogste vermogenswinst

· Je kunt rondkomen met één energiebron

· De AC-uitgangsspanning wordt omgekeerd ten opzichte van de ingang.

Gebreken:

· Slechtere temperatuur- en frequentie-eigenschappen vergeleken met een gemeenschappelijk basiscircuit

In dit artikel zullen we het hebben over de transistor. We zullen de diagrammen tonen voor de aansluiting en de berekening van een transistorcascade met een gemeenschappelijke emitter.

TRANSISTOR is een halfgeleiderapparaat voor het versterken, genereren en omzetten van elektrische trillingen, gemaakt op basis van een halfgeleider met één kristal ( Si– silicium, of Ge- germanium), dat ten minste drie gebieden bevat met verschillende elektronische ( N) en gat ( P) - geleidbaarheid. Uitgevonden in 1948 door de Amerikanen W. Shockley, W. Brattain en J. Bardeen. Op basis van hun fysieke structuur en stroomregelmechanisme worden transistors onderverdeeld in bipolaire (vaker eenvoudigweg transistors genoemd) en unipolaire (vaker veldeffecttransistors genoemd). In de eerste, die twee of meer elektron-gat-overgangen bevat, dienen zowel elektronen als gaten als ladingsdragers, in de tweede, hetzij elektronen, hetzij gaten. De term ‘transistor’ wordt vaak gebruikt om te verwijzen naar draagbare omroepontvangers die zijn gebaseerd op halfgeleiderapparaten.

De stroom in het uitgangscircuit wordt geregeld door de ingangsspanning of -stroom te veranderen. Een kleine verandering in de ingangshoeveelheden kan leiden tot een aanzienlijk grotere verandering in de uitgangsspanning en -stroom. Deze versterkende eigenschap van transistors wordt gebruikt in de analoge technologie (analoge tv, radio, communicatie, enz.).

Bipolaire transistor

Een bipolaire transistor kan dat wel zijn n-p-n En p-n-p geleidbaarheid. Zonder in de binnenkant van de transistor te kijken, kan men het verschil in geleidbaarheid alleen opmerken in de polariteit van de verbinding in praktische circuits van voedingen, condensatoren en diodes die deel uitmaken van deze circuits. De figuur rechts laat dit grafisch zien n-p-n En p-n-p transistors.

De transistor heeft drie aansluitingen. Als we een transistor beschouwen als een netwerk met vier aansluitingen, dan zou deze twee ingangs- en twee uitgangsaansluitingen moeten hebben. Daarom moet een van de pinnen gemeenschappelijk zijn voor zowel de ingangs- als de uitgangscircuits.

Transistoraansluitcircuits

Aansluitcircuit voor een transistor met een gemeenschappelijke emitter– ontworpen om de amplitude van het ingangssignaal in spanning en stroom te versterken. In dit geval wordt het ingangssignaal, versterkt door de transistor, omgekeerd. Met andere woorden: de fase van het uitgangssignaal wordt 180 graden gedraaid. Dit circuit is het belangrijkste circuit voor het versterken van signalen met verschillende amplitudes en vormen. De ingangsweerstand van een transistorcascade met een OE varieert van honderden ohm tot enkele kilo-ohm, en de uitgangsweerstand varieert van enkele tot tientallen kilo-ohm.

Aansluitschema voor een transistor met een gemeenschappelijke collector– ontworpen om de amplitude van het ingangsstroomsignaal te versterken. Er is geen spanningsversterking in een dergelijk circuit. Het zou juister zijn om te zeggen dat de spanningsversterking zelfs kleiner is dan één. Het ingangssignaal wordt niet geïnverteerd door de transistor.
De ingangsweerstand van een transistorcascade met OK varieert van tientallen tot honderden kilo-ohm, en de uitgangsweerstand ligt binnen honderden ohm - eenheden van kilo-ohm. Doordat er meestal een belastingsweerstand in het emittercircuit zit, heeft het circuit een hoge ingangsweerstand. Bovendien heeft het door de versterking van de ingangsstroom een ​​hoge belastbaarheid. Deze eigenschappen van een gemeenschappelijke collectorschakeling worden gebruikt om transistortrappen op elkaar af te stemmen – als een ‘buffertrap’. Omdat het ingangssignaal, zonder in amplitude toe te nemen, aan de uitgang wordt "herhaald", wordt het circuit voor het inschakelen van een transistor met een gemeenschappelijke collector ook wel genoemd Emitter-volger.

Er zijn ook Aansluitcircuit voor een transistor met een gemeenschappelijke basis. Dit inclusieschema bestaat in theorie, maar is in de praktijk zeer moeilijk te implementeren. Dit schakelcircuit wordt gebruikt in de hoogfrequente technologie. Het bijzondere is dat het een lage ingangsimpedantie heeft en dat het moeilijk is om een ​​dergelijke cascade aan de ingang aan te passen. Ik heb behoorlijk wat ervaring op het gebied van elektronica, maar als ik het over dit transistorcircuit heb, sorry, ik weet niets! Ik heb het een paar keer gebruikt als circuit van ‘iemand anders’, maar ben er nooit achter gekomen. Laat me het uitleggen: volgens alle natuurkundige wetten wordt een transistor bestuurd door zijn basis, of beter gezegd door de stroom die langs het basis-emitterpad vloeit. Het gebruik van de ingangsklem van de transistor - de basis aan de uitgang - is niet mogelijk. In feite is de basis van de transistor met hoge frequentie "verbonden" met het lichaam via een condensator, maar deze wordt niet aan de uitgang gebruikt. En galvanisch, via een weerstand met hoge weerstand, is de basis verbonden met de uitgang van de cascade (voorspanning wordt toegepast). Maar u kunt de compensatie in principe overal vandaan toepassen, zelfs vanuit een extra bron. Toch wordt een signaal van welke vorm dan ook dat de basis binnenkomt, via dezelfde condensator gedoofd. Om een ​​dergelijke cascade te laten werken, wordt de ingangsterminal - de emitter via een weerstand met lage weerstand op de behuizing "geplant", vandaar de lage ingangsweerstand. Over het algemeen is het verbindingscircuit voor een transistor met een gemeenschappelijke basis een onderwerp voor theoretici en onderzoekers. In de praktijk is het uiterst zeldzaam. In mijn praktijk in het ontwerpen van circuits ben ik nog nooit de noodzaak tegengekomen om een ​​transistorcircuit met een gemeenschappelijke basis te gebruiken. Dit wordt verklaard door de eigenschappen van dit verbindingscircuit: de ingangsweerstand varieert van eenheden tot tientallen ohm, en de uitgangsweerstand varieert van honderden kilo-ohm tot enkele mega-ohm. Dergelijke specifieke parameters zijn een zeldzame behoefte.

Een bipolaire transistor kan werken in schakel- en lineaire (versterkende) modi. De schakelmodus wordt gebruikt in verschillende stuurcircuits, logische circuits, enz. In de sleutelmodus kan de transistor zich in twee bedrijfstoestanden bevinden: open (verzadigde) en gesloten (vergrendelde) toestand. De lineaire (versterkings)modus wordt gebruikt in circuits voor het versterken van harmonische signalen en vereist dat de transistor in een “half” open, maar niet verzadigde toestand wordt gehouden.

Om de werking van een transistor te bestuderen, beschouwen we het aansluitcircuit van een gemeenschappelijke emittertransistor als het belangrijkste aansluitcircuit.

Het diagram wordt weergegeven in de figuur. Op het diagram V.T- de transistor zelf. Weerstanden R b1 En Rb2– een transistorvoorspanningscircuit, een gewone spanningsdeler. Het is dit circuit dat ervoor zorgt dat de transistor zonder vervorming naar het "werkpunt" wordt gestuurd in de harmonische signaalversterkingsmodus. Weerstand R tot– belastingsweerstand van de transistorcascade, ontworpen om elektrische stroom van de stroombron naar de transistorcollector te leveren en deze te beperken in de "open" transistormodus. Weerstand Met betrekking tot– een feedbackweerstand verhoogt inherent de ingangsweerstand van de cascade, terwijl de versterking van het ingangssignaal wordt verminderd. Condensatoren C vervullen de functie van galvanische isolatie tegen de invloed van externe circuits.

Om u duidelijker te maken hoe een bipolaire transistor werkt, zullen we een analogie trekken met een conventionele spanningsdeler (zie onderstaande figuur). Om te beginnen een weerstand R2 Laten we de spanningsdeler regelbaar (variabel) maken. Door de weerstand van deze weerstand te veranderen, van nul naar een “oneindig” grote waarde, kunnen we een spanning aan de uitgang van zo’n deler verkrijgen van nul tot de waarde die aan de ingang wordt geleverd. Laten we ons nu voorstellen dat de weerstand R1 De spanningsdeler is de collectorweerstand van de transistortrap en de weerstand R2 De spanningsdeler is de collector-emitterovergang van de transistor. Tegelijkertijd veranderen we, door een regelactie in de vorm van een elektrische stroom op de basis van de transistor toe te passen, de weerstand van de collector-emitterovergang, waardoor de parameters van de spanningsdeler veranderen. Het verschil met een variabele weerstand is dat de transistor wordt aangestuurd door een zwakke stroom. Dit is precies hoe een bipolaire transistor werkt. Het bovenstaande is weergegeven in de onderstaande figuur:

Om ervoor te zorgen dat de transistor in de signaalversterkingsmodus werkt, zonder deze laatste te vervormen, is het noodzakelijk om juist deze werkingsmodus te garanderen. Ze praten over het verschuiven van de basis van de transistor. Bekwame specialisten vermaken zich met de regel: de transistor wordt bestuurd door stroom - dit is een axioma. Maar de bias-modus van de transistor wordt bepaald door de basis-emitterspanning, en niet door de stroom - dit is de realiteit. En voor iemand die geen rekening houdt met de biasspanning zal geen enkele versterker werken. Daarom moet bij de berekeningen rekening worden gehouden met de waarde ervan.

De werking van een bipolaire transistorcascade in de versterkingsmodus vindt dus plaats bij een bepaalde voorspanning op de basis-emitterovergang. Voor een siliciumtransistor ligt de voorspanning in het bereik van 0,6...0,7 volt, voor een germaniumtransistor - 0,2...0,3 volt. Als u dit concept kent, kunt u niet alleen transistortrappen berekenen, maar ook de bruikbaarheid van elke transistorversterkertrap controleren. Het volstaat om een ​​multimeter met een hoge interne weerstand te gebruiken om de basis-emitter-voorspanning van de transistor te meten. Als dit niet overeenkomt met 0,6...0,7 volt voor silicium, of 0,2...0,3 volt voor germanium, zoek dan hier naar de fout: ofwel is de transistor defect, ofwel zijn de bias- of ontkoppelingscircuits van deze transistorcascade defect. .

Het bovenstaande is weergegeven in de grafiek - stroom-spanningskarakteristiek (volt-ampère-karakteristiek).

De meeste "specialisten" zullen, kijkend naar de gepresenteerde stroom-spanningskarakteristiek, zeggen: wat voor onzin is er op de centrale grafiek getekend? Dit is niet hoe de uitgangskarakteristiek van een transistor eruit ziet! Het wordt weergegeven in de rechter grafiek! Ik zal antwoorden: daar klopt alles, en het begon met elektronenvacuümbuizen. Vroeger werd de stroom-spanningskarakteristiek van een lamp beschouwd als de spanningsval over de anodeweerstand. Nu blijven ze meten aan de collectorweerstand, en aan de grafiek voegen ze letters toe die de spanningsval over de transistor aangeven, wat een grote fout is. Op de linker grafiek Ik b – U b de ingangskarakteristiek van de transistor wordt gepresenteerd. Op de centrale kaart Ik k – U k De uitgangsstroom-spanningskarakteristiek van de transistor wordt gepresenteerd. En op de rechter grafiek IK R – U R toont de stroom-spanningsgrafiek van de belastingsweerstand R tot, die gewoonlijk wordt doorgegeven als de stroom-spanningskarakteristiek van de transistor zelf.

De grafiek heeft een lineair gedeelte dat wordt gebruikt om het ingangssignaal lineair te versterken, begrensd door punten A En MET. Middelpunt – IN, is precies het punt waarop het nodig is om een ​​transistor te bevatten die in versterkingsmodus werkt. Dit punt komt overeen met een bepaalde voorspanning, die gewoonlijk bij berekeningen wordt gebruikt: 0,66 volt voor een siliciumtransistor, of 0,26 volt voor een germaniumtransistor.

Volgens de stroom-spanningskarakteristiek van de transistor zien we het volgende: bij afwezigheid of lage voorspanning op de basis-emitterovergang van de transistor is er geen basisstroom en collectorstroom. Op dit moment daalt de gehele spanning van de stroombron op de collector-emitterovergang. Met een verdere toename van de basis-emitter-voorspanning van de transistor begint de transistor te openen, verschijnt de basisstroom en daarmee neemt de collectorstroom toe. Bij het bereiken van het “werkgebied” op de punt MET, gaat de transistor naar de lineaire modus, die doorgaat tot het punt A. Tegelijkertijd neemt de spanningsval op de collector-emitterovergang af, evenals op de belastingsweerstand R tot integendeel, het neemt toe. Punt IN– het bedrijfsvoorspanningspunt van de transistor is het punt waarop in de regel een spanningsval ontstaat die gelijk is aan precies de helft van de spanning van de stroombron op de collector-emitterovergang van de transistor. Frequentieresponssegment vanaf punt MET, tot het punt A het verplaatsingswerkgebied genoemd. Na het punt A, de basisstroom en dus de collectorstroom nemen sterk toe, de transistor gaat volledig open en komt in verzadiging. Op dit moment daalt op de collector-emitterovergang de door de structuur veroorzaakte spanning n-p-n overgangen, wat ongeveer gelijk is aan 0,2...1 volt, afhankelijk van het type transistor. De rest van de voedingsspanning daalt over de belastingsweerstand van de transistor: de weerstand R tot., wat ook de verdere groei van de collectorstroom beperkt.

Uit de lagere "aanvullende" cijfers zien we hoe de spanning aan de uitgang van de transistor verandert, afhankelijk van het signaal dat aan de ingang wordt geleverd. De uitgangsspanning (collectorspanningsval) van de transistor is uit fase (180 graden) met het ingangssignaal.

Berekening van een transistorcascade met een gemeenschappelijke emitter (CE)

Voordat we direct doorgaan met de berekening van de transistortrap, moeten we letten op de volgende vereisten en voorwaarden:

De berekening van een transistorcascade wordt in de regel vanaf het einde (d.w.z. vanaf de uitgang) uitgevoerd;

Om een ​​transistorcascade te berekenen, moet je de spanningsval over de collector-emitterovergang van de transistor in rustmodus bepalen (wanneer er geen ingangssignaal is). Het wordt zo geselecteerd dat het meest onvervormde signaal wordt verkregen. In een circuit met één uiteinde van een transistortrap die in modus "A" werkt, is dit in de regel de helft van de waarde van de stroombronspanning;

Er vloeien twee stromen in het emittercircuit van de transistor: de collectorstroom (langs het collector-emitterpad) en de basisstroom (langs het basis-emitterpad), maar aangezien de basisstroom vrij klein is, kan deze worden verwaarloosd en kan worden aangenomen dat de collectorstroom gelijk is aan de emitterstroom;

Een transistor is een versterkend element, dus het is redelijk om op te merken dat zijn vermogen om signalen te versterken in een bepaalde hoeveelheid moet worden uitgedrukt. De omvang van de versterking wordt uitgedrukt door een indicator ontleend aan de theorie van vierterminalnetwerken - de basisstroomversterkingsfactor in een schakelcircuit met een gemeenschappelijke emitter (CE) en wordt aangeduid met - u 21. De waarde ervan wordt gegeven in naslagwerken voor specifieke typen transistors, en meestal wordt in naslagwerken een plug gegeven (bijvoorbeeld: 50 - 200). Voor berekeningen wordt meestal de minimumwaarde geselecteerd (uit het voorbeeld selecteren we de waarde - 50);

Verzamelaar ( R tot) en zender ( Met betrekking tot) weerstanden beïnvloeden de ingangs- en uitgangsweerstanden van de transistortrap. We kunnen aannemen dat de ingangsimpedantie van de cascade R in =R e *h 21, en de uitvoer is R uit = R tot. Als de ingangsweerstand van de transistortrap niet belangrijk voor je is, dan kun je helemaal zonder weerstand Met betrekking tot;

Weerstandswaarden R tot En Met betrekking tot beperk de stromen die door de transistor vloeien en het door de transistor gedissipeerde vermogen.

De procedure en het voorbeeld van het berekenen van een transistorcascade met OE

Initiële gegevens:

Voedingsspanning U i.p.=12 V.

Selecteer een transistor, bijvoorbeeld: Transistor KT315G, daarvoor:

Pmax=150mW; Imax=150mA; u 21>50.

Wij accepteren Rk =10*R e

De spanning b-e van het werkpunt van de transistor wordt genomen U bae= 0,66 V

Oplossing:

1. Laten we het maximale statische vermogen bepalen dat door de transistor zal worden gedissipeerd op de momenten waarop het wisselsignaal door het werkpunt B van de statische modus van de transistor gaat. Het moet een waarde zijn die 20 procent minder is (coëfficiënt 0,8) van het maximale transistorvermogen dat in de directory is gespecificeerd.

Wij accepteren P dis.max =0,8*P max=0,8*150mW=120mW

2. Laten we de collectorstroom in statische modus (zonder signaal) bepalen:

I k0 =P ras.max /U ke0 =P ras.max /(U i.p. /2)= 120mW/(12V/2) = 20mA.

3. Aangezien de helft van de voedingsspanning in statische modus (zonder signaal) over de transistor daalt, zal de tweede helft van de voedingsspanning over weerstanden dalen:

(R tot +R e)=(U i.p. /2)/I tot0= (12V/2)/20mA=6V/20mA = 300 Ohm.

Rekening houdend met het bestaande bereik aan weerstandswaarden, evenals het feit dat we de verhouding hebben gekozen Rk =10*R e, vinden we de weerstandswaarden:

R tot= 270 Ohm; Met betrekking tot= 27 Ohm.

4. Laten we de spanning op de collector van de transistor zonder signaal vinden.

U k0 =(U k0 + I k0 *R e)=(U i.p. - I k0 *R k)= (12 V - 0,02 A * 270 Ohm) = 6,6 V.

5. Laten we de basisstroom van de transistorbesturing bepalen:

ik b =ik /h 21 =/h 21= / 50 = 0,8mA.

6. De totale basisstroom wordt bepaald door de basisvoorspanning, die wordt ingesteld door de spanningsdeler R b1,Rb2. De resistieve basisdelerstroom moet veel groter zijn (5-10 keer) dan de basisstuurstroom ik b, zodat dit laatste geen invloed heeft op de voorspanning. We kiezen een delerstroom die 10 keer groter is dan de basisstuurstroom:

R b1,Rb2: Ik geval.=10*Ik b

= 10 * 0,8 mA = 8,0 mA.

Dan de totale weerstand van de weerstanden R b1 + R b2 = U i.p.

7. /Ik del.

= 12 V / 0,008 A = 1500 Ohm. Laten we de spanning op de emitter in rustmodus (geen signaal) vinden. Bij het berekenen van een transistortrap moet rekening worden gehouden met het volgende: de basis-emitterspanning van de werktransistor mag niet hoger zijn dan 0,7 volt! De spanning aan de emitter in de modus zonder ingangssignaal is ongeveer gelijk aan:

U e =I k0 *R e = 0,02 A * 27 Ohm = 0,54 V, Waar

8. ik k0

— ruststroom van de transistor. Bepalen van de spanning aan de basis

U b =U e +U zijn

=0,54 V+0,66 V=1,2 V Vanaf hier vinden we via de spanningsdelerformule: R b2 = (R b1 +R b2 )*U b /U i.p.= 1500 Ohm * 1,2 V / 12 V = 150 Ohm

Rbl = (Rbl+Rb2)-Rb2 R b1= 1500 Ohm - 150 Ohm = 1350 Ohm = 1,35 kOhm. R b1 Volgens de weerstandsreeks, vanwege het feit dat via de weerstand

9. De basisstroom vloeit ook, we selecteren de weerstand in de richting van afnemend:

=1,3 kOhm. Scheidingscondensatoren worden geselecteerd op basis van de vereiste amplitude-frequentiekarakteristieken (bandbreedte) van de cascade. Voor normaal bedrijf van transistortrappen bij frequenties tot 1000 Hz is het noodzakelijk condensatoren te selecteren met een nominale waarde van minimaal 5 μF. Bij lagere frequenties hangt de amplitude-frequentierespons (AFC) van de cascade af van de oplaadtijd van de scheidingscondensatoren via andere elementen van de cascade, inclusief elementen van aangrenzende cascades. De capaciteit moet zodanig zijn dat de condensatoren geen tijd hebben om op te laden. De ingangsweerstand van de transistortrap is veel groter dan de uitgangsweerstand. De frequentierespons van de cascade in het laagfrequente gebied wordt bepaald door de tijdconstante R in =R e *h 21, t n =R in *C in, Waar C-in— het scheiden van de ingangscapaciteit van de cascade. t n =R in *C in C uit transistortrap, dit de volgende cascade en wordt op dezelfde manier berekend. Lagere afsnijfrequentie van de cascade (afsnijfrequentie afsnijfrequentie) f n = 1/t n< 30-100 keer voor alle cascades. Bovendien, hoe meer cascades, hoe groter het verschil zou moeten zijn. Elke trap met zijn eigen condensator voegt zijn eigen afname van de frequentierespons toe. Normaal gesproken is een isolatiecapaciteit van 5,0 µF voldoende. Maar de laatste trap, via Cout, wordt meestal belast met een weerstand met lage impedantie van de dynamische koppen, dus de capaciteit wordt verhoogd tot 500,0-2000,0 µF, soms meer.

De berekening van de sleutelmodus van de transistortrap wordt op precies dezelfde manier uitgevoerd als de eerder uitgevoerde berekening van de versterkertrap. Het enige verschil is dat de sleutelmodus twee toestanden van de transistor in rustmodus (zonder signaal) aanneemt. Het is gesloten (maar niet kortgesloten) of open (maar niet oververzadigd). Tegelijkertijd bevinden de werkpunten van "rust" zich buiten de punten A en C, weergegeven op de stroom-spanningskarakteristiek. Wanneer de transistor in een toestand zonder signaal in het circuit moet worden gesloten, is het noodzakelijk om de weerstand uit het eerder afgebeelde cascadecircuit te verwijderen R b1. Als het vereist is dat de transistor in rust open is, is het noodzakelijk om de weerstand in het cascadecircuit te vergroten Rb2 10 keer de berekende waarde, en in sommige gevallen kan deze uit het diagram worden verwijderd.

Gemeenschappelijk emittercircuit

Het schakelschema voor het verbinden van een transistor met een gemeenschappelijke emitter (CE) wordt getoond in Fig. 5.1. De ingangselektrode is de basis (preciezer gezegd: het ingangssignaal). U bij x is de emitter-basisovergang aan de junctie bevestigd, d.w.z. U inx= U BE = f B – f E, waarbij f B en f E respectievelijk de basis- en emitterpotentialen zijn). De uitgangselektrode is de collector, d.w.z. de uitgangsspanning U jij x is gelijk aan de spanningsval tussen de collector en de emitter U K E: U jij x = U KE = f K – f E, waarbij f K het collectorpotentieel is.

Rijst. 5.1

De emitter is dus een “gemeenschappelijke elektrode” voor beide U bij x, en voor U jij bent x, wat de naam van het schema verklaart. Laten we aannemen dat de zender geaard is en f E = 0. In de meeste gevallen wordt een directe aansluiting van de zender op aarde zelden gebruikt, maar hier beschouwen we een circuit met een geaarde zender, omdat de aanwezigheid van extra elementen R E en C Dit verandert niets aan het basisprincipe van de werking van het circuit met OE, maar het bemoeilijkt de uitleg enorm.

Capaciteiten C p1 en MET p 2 wordt beschouwd als kortsluiting in het signaalfrequentiebereik, en bij constante voedingsspanningen vertegenwoordigen ze uiteraard breuken. Vervolgens de bijdrage MET p1 en MET p 2 in de kenmerken van het circuit en hun doel zullen worden gespecificeerd.

Om de werking van de schakeling uit te leggen, gebruiken we een fenomeen dat bekend is uit de halfgeleiderfysica: P–N- overgang bij sollicitatie R-halfgeleider is positief

lichaamspotentieel (ten opzichte van het potentieel N-halfgeleider) gaat open en er stroomt stroom door de junctie; Bovendien is de stroom binnen bepaalde grenzen recht evenredig met het potentiaalverschil over de junctie. Er wordt een constante positieve spanning aangelegd op de basis van de transistor, bepaald door de spanningswaarde van de stroombron E en weerstandsverhouding R B1 en R B2 ( R B1 en R B2 wordt de basisdeler genoemd), daarom is fB altijd groter dan fE en is de emitter-basisovergang open.

Als we daar nu rekening mee houden naast de constante positieve spanning aan de basis van de transistor U bij x = = E(R B2 / (R B1+ R B2)) wordt ook een wisselsignaal ontvangen U bij x ≈ (voor de eenvoud gaan we ervan uit dat U bij x ≈ – harmonisch signaal), en vervolgens op momenten waarop U bij x ≈ heeft positieve polariteit, P–N-de kruising gaat nog verder open en de stroom er doorheen neemt toe, en op momenten waarop U bij x ≈ heeft een negatieve polariteit (maar blijft U bij x = + U bij x ≈ >0), sluit de kruising gedeeltelijk en neemt de stroom af. Stroom door P–N-emitter-basisovergang wordt emitterstroom genoemd I E. Binnenin de transistor is deze verdeeld in een kleine basisstroom I B<< I E en collectorstroom I K ≈ I E. Op zijn beurt de collectorstroom I K stroomt door weerstand R K en creëert er een spanning D op U R = I K R K. Vanaf hier is het duidelijk dat het collectorpotentieel f K = E-D U R= E–I K R K hangt af van hoe open de emitter-basisovergang is, d.w.z. aan U in x.

Voor een analytische beschrijving van de afhankelijkheid I Kat U BE's gebruiken vaak de parameter S= D I K/D U BE, wat helling wordt genoemd. De meeteenheid van transconductantie is ampère per volt [A/V], de naam wordt geassocieerd met de "end-to-end" stroom-spanningskarakteristieken van transistors, die zeer zelden in naslagwerken worden aangetroffen. Dus,

U jij x = f K – f E = E–I K R K= E–S U ZIJN R K= E–S R K ( U bij x = + U in x ≈) =

= E–S R K U inx = – S R K U in x ≈ .

De eerste twee termen vertegenwoordigen een constante spanning U output = , en het variabele uitgangssignaal is gelijk aan U jij x ≈ = – S R K U in x ≈ .

Wanneer in een circuit met een gemeenschappelijke emitter dus een wisselsignaal wordt geleverd aan de basis van de transistor, wordt hetzelfde wisselsignaal gegenereerd aan de collector, dat qua amplitude en teken verschilt van het ingangssignaal. Wanneer een signaal door het circuit gaat, is er een faseverschuiving van 180 °). Circuitspanningsversterking

K U= |U jij x ≈ / U in x ≈ | = S R K.

Merk op dat het gebruik van een parameter zoals helling alleen handig is om de processen in het circuit uit te leggen. In naslagwerken de waarde S is niet gegeven, maar meestal zijn er ingangs- en uitgangsstroom-spanningskarakteristieken (afhankelijkheden I B van U WEES en I Kat U CE respectievelijk).

Laten we bij nog een paar punten stilstaan.

Ten eerste moet het functionele doel van de containers worden besproken C p1 en MET p2. Deze condensatoren zijn elementaire hoogdoorlaatfilters die zorgen voor de ontkoppeling van in serie geschakelde circuits met behulp van een constant signaal. Laten we aannemen dat de versterker is gebouwd volgens een tweetrapscircuit, dat wil zeggen dat hij bestaat uit twee circuits met een gemeenschappelijke emitter (de uitgang van het eerste circuit is verbonden met de ingang van het tweede). In dit geval is het uiteraard noodzakelijk om het wisselsignaal van de collector van de transistor van het eerste circuit zonder verlies naar de basis van de transistor van het tweede circuit te verzenden. De eenvoudigste manier om dit te doen is door de elektroden van twee transistors kort te sluiten. Maar zowel de spanning aan de basis als de spanning aan de collector bevatten niet alleen variabele, maar ook constante componenten, en verschillende:

f B = = U bij x = = E(R B2 / (R B1+ R B2));

f K = = U jij x = = E–S R K U in x = .

Een element dat wisselstroom doorlaat, maar geen gelijkstroom, is capaciteit. Het is het ‘scheidingsvermogen’ MET p, geïnstalleerd tussen de twee cascades, zorgt voor de doorgang van een wisselsignaal en de “isolatie” van de cascades door gelijkstroom.

In het diagram van afb. 5.1 zender is geaard. Meestal is dit niet het geval: een gemeenschappelijk emittercircuit bevat een weerstand in het emittercircuit R E en blokkeercondensator MET E. Het doel van de weerstand is het verschaffen van thermische stabilisatie van de circuitparameters. Feit is dat bij toenemende temperatuur in halfgeleiders de mobiliteit van ladingsdragers en hun concentratie toenemen, waardoor de emitterstroom toeneemt, en daarmee de collectorstroom. Om de stromen terug te brengen naar hun oorspronkelijke staat (vóór verwarming), is het noodzakelijk om de emitter-basisovergang gedeeltelijk te sluiten, en om dit te doen moet f E worden verhoogd terwijl f B ongewijzigd blijft. Als de emitter geaard is, is dit onmogelijk verandering f E, en of er weerstand is R E - het probleem is heel eenvoudig op te lossen: f E = I E R Dus met groei I Dit verschaft het gewenste effect van het vergroten van de emitterpotentiaal. Helaas beschikbaarheid R E zorgt ervoor dat de huidige veranderingen worden geminimaliseerd I Niet alleen bij infraroodfrequenties van temperatuurdrift, maar ook bij signaalfrequenties zal de versterking van de schakeling scherp afnemen. Daarom is het noodzakelijk om te omzeilen R E bij signaalfrequenties, waarbij hiervoor een blokkeercondensator wordt gebruikt. Bij temperatuurdriftfrequenties MET E vertegenwoordigt een grote weerstand en heeft geen invloed op het thermische stabilisatiemechanisme; met toenemen F verandert in een kortsluiting.

Laten we nu specificeren welke parameters het circuit met OE heeft.

1. Spanningsoverdrachtscoëfficiënt (versterking). K U= SR K bereikt meestal meerdere tot tientallen keren.

Rijst. 5.2

2. Amplitudekarakteristiek (AX) - afhankelijkheid U jij x ≈ van U in x ≈ (Fig. 5.2). De lineaire sectie AX heeft een helling α geassocieerd met de transmissiecoëfficiënt door de relatie K U= bruin α. Bij lage ingangssignaalniveaus U jij x ≈ wordt bepaald door het geluidsniveau U w, voor zeer grote ( U in x > > U lin max) – ongeveer gelijk aan het niveau van de collectortoevoer.

3. Huidige overdrachtscoëfficiënt K.I gelijk aan de verhouding tussen de uitgangsstroom en de ingang. De uitgangselektrode is de collector, de ingangselektrode de basis KI = I K/ I B. Maar I B<< I Eh, ah I K = I Van hier K.I >> 1.

4. Vermogensoverdrachtscoëfficiënt K P= K U K I is bijgevolg zeer belangrijk.

5. De faseverschuiving in het circuit is 180°.

6. Ingangsimpedantie R in x van het circuit wordt bepaald door de parallelle aansluiting van weerstanden R B1, R B2 en gelijkwaardige weerstand R–N-emitter-basisovergang: R WEES = I B/ U BE.Meestal waarden R B1 en R B2, noodzakelijk voor de werking van het circuit, evenals R BE zijn kilo-ohm - tientallen kilo-ohm, daarom is de ingangsweerstand gelijk aan kilo-ohm.

7. Uitgangsimpedantie van een onbelast circuit R je x wordt voornamelijk bepaald door de weerstandswaarde R K (honderden ohm - eenheden van kilo-ohm), evenals de equivalente transistorweerstand R CE = I NAAR / U CE (meestal de volgorde R KE - kilo-ohm).

8. Amplitude-frequentierespons K U= K U(F), Waar F– frequentie (Fig. 5.3). De frequentierespons heeft een uniforme doorsnede bij middenfrequenties, evenwijdig aan de frequentie-as. Bij lage frequenties, waar capaciteiten aanwezig zijn C p1 en MET p 2 zijn nog geen kortsluitingen en een deel van het signaal valt erop, de frequentierespons neemt af. Een extra reden voor de afname van de frequentierespons bij lage frequenties is de aanwezigheid R Eh,

Laagfrequente correctie (LFC) wordt uitgevoerd door de collectorweerstand (Fig. 5.4) in tweeën te delen: R K1 en R K2. Middelpunt van de scheidingslijn over de container C f is verbonden met de aarde. Bij lage frequenties Cφ vertegenwoordigt een grote weerstand en kan worden genegeerd bij het bepalen van de versterking van het circuit, die wordt gedefinieerd als K U= S(R K1+ R K2). Bij midden en hoge frequenties C f ontstaat kortsluiting en shunt R K 2 , dus de versterking neemt af en is gelijk aan K U= SR K1.

C f vervult ook de functie van een filter dat geen wisselsignaal naar de stroombron toestaat (daarom is het gemarkeerd met de index “f”).

Hoogfrequente correctie wordt op twee verschillende manieren uitgevoerd. Ten eerste, consequent met R K inductie instellen L(Fig. 5.5) - deze methode wordt inductieve hoogfrequente correctie (IHC) genoemd. In dit geval neemt voor elke waarde van de inductantie de versterking van het circuit toe met toenemende frequentie

K U= S =

= S .

Rijst. 5.5

Rijst. 5.6

De tweede methode van hoogfrequente correctie - emittercorrectie (EVCHK) voorziet niet in de introductie van extra elementen in het circuit, maar alleen in een significante reductie van de capaciteitswaarde C E. Ongeacht de waarde ervan, wordt deze capaciteit niet omzeild R E bij infra-lage frequenties van temperatuurdrift, zodat het thermische stabilisatiemechanisme niet wordt verstoord. Maar klein C E (bij kleine waarden is het niet meer gebruikelijk om het blokkeren te noemen) shunt niet R E en bij lage en middenfrequenties van het signaal, terwijl K U neemt af.

Alleen bij hoge frequenties C E kortsluit de emitterweerstand en de versterking begint toe te nemen - net wanneer deze om andere redenen afneemt. Vanwege het gebrek aan inductantie wordt HFCS steeds vaker gebruikt, hoewel het een aanzienlijk nadeel heeft: een afname van K U versterker bij lage en middenfrequenties.

Het schakelschema voor het verbinden van een bipolaire transistor met een gemeenschappelijke emitter wordt getoond in Fig. 6.13:

In een transistor die is aangesloten in een circuit met een gemeenschappelijke emitter, is er niet alleen sprake van versterking van de spanning, maar ook van de stroom. De invoerparameters voor een gemeenschappelijk emittercircuit zijn de basisstroom I B en de spanning aan de basis ten opzichte van de emitter U BE, en de uitgangskarakteristieken zijn de collectorstroom I NAAR en collectorspanning U CE. Voor elke spanning:

U CE = U KB + U ZIJN

Een onderscheidend kenmerk van de bedrijfsmodus met OE is dezelfde polariteit van de voorspanning aan de ingang (basis) en uitgang (collector): negatief potentiaal in het geval pnp-transistor en positief in geval npn-transistor. In dit geval is de basis-emitterovergang in voorwaartse richting voorgespannen, en is de basis-collectorovergang in de tegengestelde richting voorgespannen.

Eerder werd bij het analyseren van een bipolaire transistor in een gemeenschappelijke basisschakeling de relatie tussen de collectorstroom en de emitterstroom in de volgende vorm verkregen:
. In een circuit met een gemeenschappelijke emitter voor pnp-transistor (in overeenstemming met de eerste wet van Kirchhoff) (6.1):
, vanaf hier krijgen we:

Coëfficiënt α/(1-α) genaamd stroomversterking van een bipolaire transistor in een gemeenschappelijke emitterschakeling . Laten we deze coëfficiënt aangeven met het teken β , Dus:

.

Stroomoverdrachtscoëfficiënt voor een transistor die is aangesloten in een circuit met een gemeenschappelijke emitter β laat zien hoe vaak de collectorstroom verandert I K wanneer de basisstroom verandert I B. Sinds de waarde van de transmissiecoëfficiënt α is dicht bij eenheid ( α <1), то из уравнения (6.38) следует, что коэффициент усиления β zal aanzienlijk groter zijn dan eenheid ( β >>1). Bij transmissiecoëfficiëntwaarden α =0,98 ÷ 0,99 de basisstroomversterking zal binnen het bereik liggen β =50 ÷ 100.

6.2.1 Statische stroom-spanningskarakteristieken van een transistor aangesloten in een circuit met een gemeenschappelijke emitter

Laten we eens kijken naar de stroom-spanningskarakteristiek pnp-transistor in OE-modus (Fig. 6.13, 6.14).

Bij U CE =0
. Verhoogde spanning U ZIJN de concentratie bij de EB-overgang neemt toe (Fig. 6.15a), de concentratiegradiënt van geïnjecteerde gaten neemt toe, de diffusiestroom van gaten, zoals in de voorwaarts voorgespannen gaten pn-junctie, groeit exponentieel (t. A) en verschilt alleen qua schaal van de emitterstroom (6.36) .

Met sperspanningen op de collector en een vaste spanning op de ED | U ZIJN| (Fig. 6.15, b) de concentratie van gaten in de basis nabij de emitter zal ook constant zijn. Spanningsverhoging U CE zal gepaard gaan met een uitbreiding van de SCR van de collectorverbinding en een afname van de breedte van de basis (vroeg effect) en dientengevolge een afname van het totale aantal gaten in de basis.

In dit geval zal de concentratiegradiënt van gaten in de basis toenemen, wat leidt tot een verdere afname van hun concentratie. Daarom neemt het aantal recombinaties van elektronen en gaten in de basis per tijdseenheid af (de overdrachtscoëfficiënt neemt toe). ). Omdat elektronen voor recombinatie door de basisterminal komen, neemt de basisstroom af en ingangsstroom-spanningskarakteristieken verschuiven naar beneden.

Bij U ZIJN=0 en negatieve spanning op de collector ( U kb << 0) de stroom door de emitterovergang is nul, in de basis van de transistor is de concentratie van gaten kleiner dan de evenwichtswaarde, aangezien voor de CP deze concentratie nul is, en voor de EP wordt de waarde ervan bepaald door de evenwichtswaarde. De stroom van gaten die uit de collector worden gehaald, stroomt door de collectorovergang I CE 0 .

In de database, zoals in pn- Bij een omgekeerde transitie zal het proces van thermische opwekking prevaleren boven het recombinatieproces. De gegenereerde elektronen verlaten de basis via de basisterminal, wat betekent dat er een elektrische stroom naar de basis van de transistor wordt gericht (punt B). Dit is de modus afsnijdingen, het wordt gekenmerkt door een verandering in de richting van de basisstroom.

Weekend VAC.

IN actief modus (| U CE |> |U ZIJN |>0 ) stroom gaten geïnjecteerd door de zender  P geëxtraheerd door de collectorovergang op dezelfde manier als in de OB-modus, met een coëfficiënt
. Een deel van de gaten (1-α) P recombineert in de basis met elektronen die afkomstig zijn van het ohmse contact van de basis.

Naarmate de basisstroom toeneemt, vermindert de negatieve lading van de elektronen de potentiële barrière van de emitterovergang, waardoor extra gaten in de basis worden geïnjecteerd.

Laten we analyseren waarom kleine veranderingen in de basisstroom optreden I B veroorzaken aanzienlijke veranderingen in de collectorstroom I K. Coëfficiëntwaarde β , aanzienlijk groter dan één, betekent dat de transmissiecoëfficiënt α dicht bij eenheid. In dit geval ligt de collectorstroom dicht bij de emitterstroom en is de basisstroom (door zijn fysieke aard, recombinatie) aanzienlijk minder dan zowel de collector- als de emitterstroom. Wanneer de coëfficiëntwaarde α = 0,99 van de 100 gaten geïnjecteerd via de emitterovergang, 99 worden geëxtraheerd via de collectorovergang, en slechts één zal recombineren met elektronen in de basis en bijdragen aan de basisstroom.

Een verdubbeling van de basisstroom (twee gaten moeten opnieuw worden gecombineerd) zal twee keer zoveel injectie via de emitterovergang veroorzaken (er moeten 200 gaten worden geïnjecteerd) en dienovereenkomstig extractie via de collectorovergang (198 gaten worden geëxtraheerd). Een kleine verandering in de basisstroom, bijvoorbeeld van 5 naar 10 µA, veroorzaakt dus grote veranderingen in de collectorstroom, respectievelijk van 500 µA naar 1000 µA. De basisstroom veroorzaakt een honderdvoudige toename van de collectorstroom.

Naar analogie van (6.34) kunnen we schrijven:

Gezien (6.1):
, wij krijgen:

Gezien dat

, A

waar is de doorgaande thermische stroom van een enkele collector pn-overgang in de vrijstaande basismodus (met
, t afsnijdingen). Vanwege de voorwaartse voorspanning van de basisovergang (Fig. 6.16), de stroom
veel meer dan de thermische stroom van de collector I Naar 0 .

Rijst. 6.16 U ZIJN=const, U CE– variabel

In modus verzadiging de basis moet worden verrijkt met niet-grote vervoerders. Het criterium voor dit regime is de evenwichtsdragerconcentratie op de CP ( U KB =0 ). Op grond van de vergelijking U CE = U KB + U ZIJN, Als de spanning op de collectorovergang gelijk is aan nul, kan dit optreden bij kleine negatieve spanningen tussen de basis en de emitter. Bij U CE 0 en U ZIJN <0, оба перехода смещаются в прямом направлении, их сопротивление падает. При малых напряжениях на коллекторе (U CE < U ZIJN) U KB verandert van teken, de weerstand van de collectorovergang neemt scherp af en de collector begint gaten in de basis te injecteren. De stroom gaten uit de collector compenseert de stroom gaten uit de emitter. De collectorstroom verandert van teken (dit gebied wordt meestal niet weergegeven op de I-V-karakteristieken van de uitgang).

Bij hoge spanningen op de collector is doorslag van de collectorovergang mogelijk als gevolg van lawinevermenigvuldiging van dragers in de SCR (punt D). De doorslagspanning is afhankelijk van de mate van dotering van de transistorgebieden. Bij transistors met een zeer dunne basis is het mogelijk de SCR uit te breiden naar het gehele basisgebied (er treedt een lekke band op in de basis).

Als we de uitgangsstroom-spanningskarakteristieken vergelijken van een transistor die is aangesloten in een circuit met OE en OB (Fig. 6.17), kunnen we twee belangrijkste kenmerken opmerken: ten eerste hebben de karakteristieken in het circuit met OE een grotere helling, wat duidt op een afname van de uitgangsweerstand van de transistor en, ten tweede, de overgang naar de verzadigingsmodus wordt waargenomen bij negatieve spanningen op de collector.

Collector huidige groei met toenemende U CE bepaald door een afname van de breedte van de basis. Overdrachtscoëfficiënten æ en emitterstroomoverdracht α toenemen, maar de basisstroomoverdrachtscoëfficiënt in het circuit met OE
groeit sneller α . Daarom neemt bij een constante basisstroom de collectorstroom meer toe dan in een circuit met OB.

Rijst. 6.23 Uitgangskarakteristieken pnp-transistor a – in het circuit met OB, b – in het circuit met OE

6.3 Een transistor inschakelen volgens een schakeling met een gemeenschappelijke collector

Als de ingangs- en uitgangscircuits een gemeenschappelijke elektrode hebben, de collector (OC), en de uitgangsstroom de emitterstroom is, en de ingangsstroom de basisstroom, dan geldt voor de stroomoverdrachtscoëfficiënt het volgende:

In een dergelijke verbinding is de stroomoverdrachtscoëfficiënt iets hoger dan bij een OE-verbinding, en is de spanningsversterking iets minder dan één, aangezien het potentiaalverschil tussen de basis en de emitter vrijwel onafhankelijk is van de basisstroom. De emitterpotentiaal herhaalt praktisch de basispotentiaal, daarom wordt een cascade genoemd die is gebouwd op basis van een transistor met OK emitter volger. Dit type opname wordt echter relatief zelden gebruikt.

Door de verkregen resultaten te vergelijken, kunnen we maken conclusies :

Het OE-circuit heeft een hoge versterking in zowel spanning als stroom. Het heeft de hoogste vermogensversterking. Merk op dat het circuit de fase van de uitgangsspanning met 180 verandert.

Dit is het meest voorkomende versterkercircuit.

Het circuit met OB versterkt de spanning (ongeveer hetzelfde als het circuit met OE), maar versterkt de stroom niet. De fase van de uitgangsspanning ten opzichte van de ingang verandert niet. Het circuit vindt toepassing in hoog- en ultrahoogfrequente versterkers.

De schakeling met OK (emittervolger) versterkt niet de spanning, maar wel de stroom. De belangrijkste toepassing van dit circuit is het afstemmen van de weerstand van de signaalbron en een belasting met lage impedantie.

• Gemeenschappelijk emittercircuit
• De versterker is een netwerk met vier aansluitingen, waarvan er twee zijn ontworpen om het ingangssignaal aan te sluiten en de overige twee aansluitingen worden gebruikt om het versterkte signaal (spanning of stroom) eruit te verwijderen. De transistor heeft slechts drie aansluitingen, dus om een ​​netwerk met vier aansluitingen te implementeren, moet een van de aansluitingen worden aangesloten op zowel de ingang als de uitgang van de versterker. Afhankelijk van welke aansluiting van de transistor gemeenschappelijk is voor zowel de ingang als de uitgang van de versterker, worden de transistorschakelcircuits genoemd:
• Regeling met een gemeenschappelijke basis

Opgemerkt moet worden dat deze schakelcircuits niet alleen worden gebruikt voor bipolaire transistors, maar ook voor alle soorten veldeffecttransistors. Daarin worden deze circuits respectievelijk gemeenschappelijke bron-, gemeenschappelijke poort- en gemeenschappelijke afvoercircuits genoemd. In alle volgende diagrammen worden de grenzen van het quadrupoolnetwerk van de versterker weergegeven met een stippellijn. Om de signaalbron en belasting aan te sluiten, hebben ze elk twee uitgangen.

Gemeenschappelijk emittercircuit

Het meest voorkomende transistorverbindingscircuit is (OE). Dit komt door de hoogste vermogenswinst van dit circuit. Het gemeenschappelijke emittercircuit heeft zowel spannings- als stroomversterking. Het functionele diagram van het verbinden van een transistor met een gemeenschappelijke emitter wordt getoond in figuur 1.

Figuur 1. Functioneel diagram van een transistor met een gemeenschappelijke emitter

In dit diagram zijn de voedingscircuits van de collector en de basis van de transistor niet weergegeven. We zullen deze later bekijken in een meer gedetailleerd onderzoek met een gemeenschappelijke zender. De ingangsweerstand van de gemeenschappelijke emitter-transistorschakeling wordt bepaald door de ingangskarakteristiek van de transistor. Het hangt af van de basis en bijgevolg van de collectorstroom van de transistor. Voor de meeste versterkers met laag vermogen ligt dit rond de 2,5 kOhm.

De versterker is een netwerk met vier aansluitingen, waarvan er twee zijn ontworpen om het ingangssignaal aan te sluiten en de overige twee aansluitingen worden gebruikt om het versterkte signaal (spanning of stroom) eruit te verwijderen. De transistor heeft slechts drie aansluitingen, dus om een ​​netwerk met vier aansluitingen te implementeren, moet een van de aansluitingen worden aangesloten op zowel de ingang als de uitgang van de versterker. Afhankelijk van welke aansluiting van de transistor gemeenschappelijk is voor zowel de ingang als de uitgang van de versterker, worden de transistorschakelcircuits genoemd:

Regeling met een gemeenschappelijke basis

Meestal gebruikt om een ​​hoge ingangsimpedantie te verkrijgen. De vermogensversterking van dit transistorcircuit is kleiner in vergelijking met een common-emittercircuit en is vergelijkbaar met de versterking van een common-base-circuit. Dit komt door het feit dat het transistorcircuit met een gemeenschappelijke collector de spanning niet versterkt. In dit circuit wordt alleen stroomversterking uitgevoerd. Het functionele diagram van het verbinden van een transistor met een gemeenschappelijke collector wordt getoond in figuur 3.

Figuur 3. Functioneel diagram van het inschakelen van een transistor met een gemeenschappelijke collector

In het diagram in figuur 5 zijn de collector- en basisstroomcircuits niet weergegeven. De ingangsweerstand van het circuit voor het inschakelen van een transistor met een gemeenschappelijke collector is de som van de weerstand van de basis van de transistor (zoals in een circuit met een gemeenschappelijke emitter) en de weerstand in het emittercircuit omgezet naar de ingang, daarom de ingangsweerstand van de schakeling met een gemeenschappelijke collector is zeer hoog. De ingangsweerstand is de grootste van alle transistorcircuits.

Literatuur:

Lees mee met het artikel “Transistorverbindingscircuits”:

http://site/Sxemoteh/ShTrzKask/KollStab/

http://site/Sxemoteh/ShTrzKask/EmitStab/