Bộ khuếch đại phát điện chung - Đặc điểm, Xu hướng, Các ví dụ đã giải quyết

Cấu hình này được gọi là cấu hình bộ phát chung vì ở đây bộ phát được sử dụng làm cực âm chung cho tín hiệu cơ sở đầu vào và tải đầu ra. Nói cách khác, đầu cuối cực phát trở thành đầu cuối tham chiếu cho cả giai đoạn đầu vào và đầu ra (có nghĩa là chung cho cả thiết bị đầu cuối gốc và đầu thu).

Bộ khuếch đại cực phát chung là cấu hình bóng bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất có thể được nhìn thấy trong Hình 3.13 dưới đây cho cả bóng bán dẫn pnp và npn.

Về cơ bản, ở đây thiết bị đầu cuối cơ sở của bóng bán dẫn được sử dụng làm đầu vào, bộ thu được cấu hình làm đầu ra và bộ phát được nối dây chung cho cả hai (ví dụ: nếu bóng bán dẫn là NPN, bộ phát có thể được kết nối với tham chiếu đường đất), do đó nó được đặt tên là bộ phát chung. Đối với FET, mạch tương tự được gọi là bộ khuếch đại nguồn chung.

Đặc điểm máy phát chung

Giống như cấu hình cơ sở chung ở đây cũng có hai dải đặc điểm một lần nữa trở nên cần thiết để giải thích đầy đủ bản chất của thiết lập bộ phát chung: một cho mạch đầu vào hoặc mạch phát gốc và dải tiếp theo cho đầu ra hoặc mạch thu-phát.

Hai bộ này được thể hiện trong Hình 3.14 dưới đây:

Các hướng dòng chảy hiện tại cho bộ phát, bộ thu và đế được chỉ ra theo quy tắc thông thường tiêu chuẩn.

Mặc dù, cấu hình đã thay đổi, mối quan hệ cho luồng hiện tại được thiết lập trong cấu hình cơ sở chung trước đây của chúng tôi vẫn áp dụng ở đây mà không có bất kỳ sửa đổi nào.

Điều này có thể được biểu thị là: Tôi LÀ = Tôi C + Tôi B và tôi C = Tôi LÀ .

Đối với cấu hình bộ phát chung hiện tại của chúng tôi, các đặc tính đầu ra được chỉ định là biểu diễn đồ họa của dòng điện đầu ra (I C ) so với điện áp đầu ra (V ĐIỀU NÀY ) cho một tập hợp các giá trị đã chọn của dòng điện đầu vào (I B ).

Các đặc tính đầu vào có thể được xem như biểu đồ của dòng điện đầu vào (I B ) so với điện áp đầu vào (V LÀ ) cho một bộ giá trị điện áp đầu ra nhất định (V ĐIỀU NÀY )

Quan sát các đặc điểm của Hình 3.14 cho biết giá trị của I B tính bằng microampe, thay vì miliampe đối với IC.

Ngoài ra, chúng tôi thấy rằng các đường cong của tôi B không hoàn toàn nằm ngang như những thứ đạt được cho tôi LÀ trong cấu hình cơ sở chung, ngụ ý rằng điện áp từ cực thu đến cực phát có khả năng ảnh hưởng đến giá trị của dòng điện cơ bản.

Vùng hoạt động cho cấu hình bộ phát chung có thể được hiểu là phần của góc phần tư phía trên bên phải sở hữu lượng tuyến tính lớn nhất, nghĩa là, vùng cụ thể nơi các đường cong cho I B có xu hướng thực tế là thẳng và trải đều.

Trong Hình 3.14a, vùng này có thể được chứng kiến ​​ở phía bên phải của đường gạch ngang dọc tại V Cesate và trên đường cong của tôi B bằng không. Vùng bên trái của V Cesate được gọi là vùng bão hòa.

Trong vùng hoạt động của bộ khuếch đại phát chung, đường giao nhau thu-gốc sẽ được phân cực ngược, trong khi đường giao cơ-phát sẽ được phân cực thuận.

Nếu bạn nhớ thì đây chính xác là những yếu tố vẫn tồn tại trong vùng hoạt động của thiết lập cơ sở chung. Vùng hoạt động của cấu hình bộ phát chung có thể được thực hiện để khuếch đại điện áp, dòng điện hoặc công suất.

Vùng giới hạn cho cấu hình bộ phát chung dường như không được đặc trưng độc đáo so với vùng giới hạn của cấu hình cơ sở chung. Lưu ý rằng trong các đặc điểm bộ thu của Hình 3.14, I C không thực sự tương ứng với 0 trong khi tôi B bằng không.

Đối với cấu hình cơ sở chung, bất cứ khi nào dòng điện đầu vào I LÀ xảy ra gần bằng không, dòng thu chỉ trở nên bằng dòng bão hòa ngược I GÌ , để đường cong I LÀ = 0 và trục điện áp là một, cho tất cả các ứng dụng thực tế.

Nguyên nhân của sự thay đổi này trong các đặc tính của bộ thu có thể được đánh giá bằng các sửa đổi thích hợp của Eqs. (3.3) và (3.6). như dưới đây:

Đánh giá kịch bản đã thảo luận ở trên, trong đó IB = 0 A, và bằng cách thay thế một giá trị điển hình như 0,996 cho α, chúng ta có thể đạt được dòng điện thu kết quả như được trình bày dưới đây:

Nếu chúng ta coi tôi CBO là 1 μA, dòng thu kết quả với I B = 0 A sẽ là 250 (1 μA) = 0,25 mA, như được mô phỏng lại trong các đặc điểm của Hình 3.14.

Trong tất cả các cuộc thảo luận trong tương lai của chúng tôi, bộ sưu tập hiện tại được thiết lập theo điều kiện I B = 0 μA sẽ có ký hiệu được xác định bởi phương trình sau. (3,9).

Các điều kiện dựa trên dòng điện mới thiết lập ở trên có thể được hình dung trong Hình 3.15 sau đây bằng cách sử dụng các hướng tham chiếu của nó như đã nêu ở trên.

Để cho phép khuếch đại với sự biến dạng tối thiểu trong chế độ phát chung, việc cắt được thiết lập bởi dòng thu I C = Tôi CEO.

Nó có nghĩa là khu vực ngay dưới tôi B = 0 μA nên tránh để đảm bảo đầu ra sạch và không bị biến dạng từ bộ khuếch đại.

Cách hoạt động của mạch phát điện phổ biến

Trong trường hợp bạn muốn cấu hình hoạt động giống như một công tắc logic, chẳng hạn như với một bộ vi xử lý, cấu hình sẽ hiển thị một số điểm hoạt động quan tâm: đầu tiên là điểm cắt, và điểm còn lại là vùng bão hòa.

Mức giới hạn lý tưởng có thể được đặt ở I C = 0 mA cho V được chỉ định ĐIỀU NÀY Vôn.

Kể từ khi tôi CEO tôi thường khá nhỏ đối với tất cả BJT silicon, phần cắt có thể được thực hiện để chuyển đổi các hành động khi tôi B = 0 μA hoặc I C = Tôi CEO

Nếu bạn nhớ trong cấu hình cơ sở chung, tập hợp các đặc tính đầu vào đã được thiết lập gần đúng thông qua một đường thẳng tương đương dẫn đến kết quả V LÀ = 0,7 V, cho tất cả các mức của I LÀ lớn hơn 0 mA

Chúng ta cũng có thể áp dụng phương pháp tương tự cho cấu hình bộ phát chung, điều này sẽ tạo ra giá trị tương đương gần đúng như được mô tả trong Hình 3.16.

Hình 3.16 Tương đương tuyến tính mảnh cho các đặc tính của diode trong Hình 3.14b.

Kết quả tuân theo hoặc khấu trừ trước đây của chúng tôi, theo đó điện áp phát cơ bản cho BJT trong vùng hoạt động hoặc trạng thái BẬT sẽ là 0,7V và điều này sẽ được cố định bất kể dòng điện cơ bản.

Ví dụ thực tế đã giải quyết 3.2

Cách phân biệt bộ khuếch đại phát điện chung

Xu hướng một bộ khuếch đại phát chung thích hợp có thể được thiết lập giống như cách nó được triển khai cho mạng cơ sở chung .

Giả sử bạn có một bóng bán dẫn npn như được chỉ ra trong Hình 3.19a và muốn thực thi một xu hướng chính xác thông qua nó, để thiết lập BJT trong vùng hoạt động.

Đối với điều này, trước tiên bạn cần phải chỉ ra tôi LÀ hướng như được chứng minh bởi các dấu mũi tên trong biểu tượng của bóng bán dẫn (xem Hình 3.19b). Sau đó, bạn yêu cầu thiết lập các hướng dẫn hiện tại khác theo đúng mối quan hệ pháp luật hiện hành của Kirchhoff: I C + Tôi B = Tôi LÀ.

Sau đó, bạn phải giới thiệu các đường cung với các cực chính xác bổ sung cho các hướng của I B và tôi C như được chỉ ra trong Hình 3.19c, và cuối cùng kết thúc quy trình.

Theo cách tương tự, một pnp BJT cũng có thể được phân cực trong chế độ phát chung của nó, đối với điều này, bạn chỉ cần đảo ngược tất cả các cực tính của Hình 3.19

Ứng dụng tiêu biểu:

Bộ khuếch đại điện áp tần số thấp

Dưới đây là minh họa tiêu chuẩn về việc sử dụng mạch khuếch đại bộ phát chung.

Mạch kết hợp AC hoạt động giống như một bộ khuếch đại dịch chuyển mức. Trong tình huống này, điện áp gốc-phát được cho là khoảng 0,7 volt.

Tụ điện đầu vào C loại bỏ bất kỳ phần tử DC nào của đầu vào, trong khi các điện trở R1 và R2 được sử dụng để phân cực bóng bán dẫn để cho phép nó ở trạng thái hoạt động cho toàn bộ phạm vi đầu vào. Đầu ra là bản sao ngược của thành phần AC của đầu vào đã được tăng cường bởi tỷ lệ RC / RE và di chuyển qua một phép đo do cả 4 điện trở quyết định.

Do thực tế RC thường khá lớn, trở kháng đầu ra trên mạch này có thể thực sự đáng kể. Để giảm thiểu mối quan tâm này, RC được duy trì ở mức nhỏ nhất có thể cộng với bộ khuếch đại được đi kèm với một bộ đệm điện áp như bộ theo bộ phát.

Mạch tần số vô tuyến

Bộ khuếch đại phát ra chung đôi khi cũng được sử dụng trong mạch tần số vô tuyến , chẳng hạn như để khuếch đại tín hiệu yếu nhận được qua một ăng-ten. Trong những trường hợp như thế này, nó thường được thay thế bằng điện trở tải bao gồm một mạch điều chỉnh.

Điều này có thể được thực hiện để hạn chế băng thông ở một số băng tần mỏng có cấu trúc trong suốt tần số hoạt động mong muốn.

Thêm vào đó, nó cho phép mạch hoạt động ở tần số lớn hơn vì mạch được điều chỉnh cho phép nó cộng hưởng bất kỳ điện dung liên điện cực và điện dung chạy một chiều nào, điều này thường cấm đáp ứng tần số. Các bộ phát thông thường cũng có thể được sử dụng rộng rãi làm bộ khuếch đại tiếng ồn thấp.