Кіріспе

Электрондық техникада жалпы негізді (жерге қосылған негіз деп те аталады) күшейткіш – үш негізгі бір сатылы биполярлы тоқпен басқарылатын транзистор (BJT) күшейткіш топологиясының бірі, көбінесе ток буфері немесе кернеу күшейткіші ретінде қолданылады. Осы тізбекте транзистордың эмитер ұшы кіріс ретінде, коллектор шығыс ретінде жұмыс істейді, ал база жерге немесе "жалпы" нүктеге қосылады, содан аты да осылай аталады. Өріс эффектілі транзистордың ұқсас тізбегі – жалпы қақпа күшейткіші.

Қолданбалар

Бұл схема төмен жиілікті дискретті тізбектерде сирек кездеседі, онда көбінесе кіріс кедергісі өте төмен күшейткіштерде қолданылады, мысалы, жылжымалы катушкалы микрофондарға арналған алдын ала күшейткіш ретінде. Дегенмен, ол интегралды тізбектерде және жоғары жиілікті күшейткіштерде, мысалы, VHF және UHF үшін танымал, себебі оның кіріс сыйымдылығы Миллер эффектісінен зардап тартпайды, бұл ортақ эмиттер тізбегінің өткізу қабілетін төмендетеді, сондай-ақ кіріс және шығыс арасындағы оқшаулау жоғары. Бұл жоғары оқшаулау шығыстан кіріске кері байланыс аз дегенді білдіреді, нәтижесінде жоғары тұрақтылыққа қол жеткізіледі. Бұл тізбек ток буфері ретінде де пайдалы, өйткені оның ток күшейту коэффициенті шамамен бірлікке тең (төмендегі формулаларды қараңыз). Көбінесе ортақ база осылай қолданылады, одан бұрын ортақ эмиттерлік сатысы орналасады. Осы екеуінің үйлесімі каскод тізбегін құрайды, ол жоғары кіріс кедергісі және оқшаулау сияқты екі тізбектің де артықшылықтарына ие.

Белсенді жүктемелер

Кернеуді күшейту үшін, 1-суретте көрсетілгендей, осы күшейткіштегі рұқсат етілген шығыс кернеуінің өзгеру диапазоны кедергілік жүктеме RC қолданылғанда кернеу күшейтуге байланысты. Яғни, жоғары кернеу күшейтуі үлкен RC қажет етеді, ал бұл өз кезегінде RC-де үлкен тұрақты ток кернеуінің төмендеуіне әкеледі. Белгілі бір қуат көзі кернеуі үшін, бұл төмендеу неғұрлым үлкен болса, транзистордың VCB-і соғұрлым кішкентай болады және транзистор қанығуға түсу алдында шығыс кернеуінің өзгеруіне рұқсат беріледі, нәтижесінде шығыс сигналының бұрмалануына себеп болады. Мұндай жағдайды болдырмау үшін, ток көпіріші сияқты белсенді жүктемені қолдануға болады. Егер осы таңдау жасалса, жоғарыдағы кестедегі RC мәні белсенді жүктеменің кішкентай сигналдық шығыс кедергісімен алмастырылады, ол әдетте 1-суреттегі белсенді транзистордың rO-сынан кем болмайды. Екінші жағынан, белсенді жүктемедегі тұрақты ток кернеуінің төмендеуі тұрақты, төмен мәнге ие (белсенді жүктеменің қанағаттандыру кернеуі), бұл салыстырмалы күшейту үшін кедергілік RC пайдаланғанда туындайтын тұрақты ток кернеуінің төмендеуінен әлдеқайда аз. Яғни, белсенді жүктеме шығыс кернеуінің өзгеруіне аз шектеу қояды. Белсенді жүктеме болсын, болмасын, жоғары айнымалы ток күшейтуі әлі де жоғары айнымалы ток шығыс кедергісімен байланысты екенін ескеріңіз, бұл үлкен жүктемелерден басқа шығыстағы кернеуді дұрыс бөлуге кедергі келтіреді (RL ≫ Rout). Ток буфері ретінде пайдаланғанда, RC күшейтуге әсер етпейді, бірақ шығыс кедергісіне әсер етеді. Шығыстағы ток бөлінуіне байланысты, буфердің шығыс кедергісі басқарылатын жүктеме RL-ден әлдеқайда үлкен болуы керек, сондықтан жүктемеге үлкен сигнал тогы жеткізілуі мүмкін. Егер кедергі RC қолданылса, 1-суретте көрсетілгендей, үлкен шығыс кедергісі үлкен RC-мен байланысты, бұл да шығыстағы сигналдың өзгеруін шектейді. (Ток жүктемеге жеткізілсе де, әдетте жүктемеге үлкен ток сигналы жүктемеде үлкен кернеудің өзгеруін білдіреді.) Белсенді жүктеме шығыс сигналының өзгеру амплитудасына едәуір аз әсер ететін жоғары айнымалы ток шығыс кедергісін қамтамасыз етеді.

Кернеуді күшейткіш

Жалпы базалық схема кернеу күшейткіші ретінде қолданылған жағдайда, схема 2-суретте көрсетілген. Шығу кедергісі үлкен, кем дегенде RC || rO, бұл төменгі кіріс кедергісі (RS ≪ rE) болғанда туындайтын мән. Кернеу күшейткішінде үлкен шығу кедергісі қолайсыз, себебі ол шығыстағы кернеуді дұрыс бөлуге кедергі келтіреді. Дегенмен, кернеудің күшейтілуі тіпті кішкентай жүктемелер үшін де байқалады: кестеге сәйкес, RS = rE болса, күшейту Av = gm RL / 2 тең болады. Кіріс кедергісі жоғарырақ болғанда, күшейту транзистордың қасиеттерімен емес, резисторлардың RL / RS қатынасымен анықталады, бұл температураға немесе транзистордың өзгерістеріне сезімталдық маңызды болған жағдайда тиімді болуы мүмкін. Гибридті пи-моделін осы есептеулер үшін қолданудың орнына, екіпортты желілерге негізделген жалпы әдіс бар. Мысалы, кернеу шығыс ретінде қолданылатын осындай жағдайда, g эквивалентті екіпортты қарапайымдық үшін таңдауға болады, өйткені ол шығыс портында кернеу күшейткішін пайдаланады. RS мәндері rE-ге жақын болғанда, күшейткіш кернеу күшейткіші мен ток буфері арасындағы кезеңдік жағдайға ие болады. RS ≫ rE болғанда, Thévenin көзі түріндегі драйверді Norton көзі түрінде бейнелеумен ауыстыру керек. Жалпы базалық схема кернеу күшейткіші сияқты емес, ток көшірмесі сияқты жұмыс істей бастайды, бұл туралы төменде талқыланады.

Қазіргі ізденуші

3-суретте токпен басқарушы ретінде қолданылатын жалпы негізді күшейткіш көрсетілген. Тізбек сигналы кірісте АЖ Нортон көзінен (ток IS, Нортон кедергісі RS) беріледі, ал тізбектің шығысында RL жүктеме кедергісі орналасқан. Бұрын айтылғандай, бұл күшейткіш шығыс кедергісі rO салдарынан екі жақты болып табылады, ол шығысты кіріске қосады. Бұл жағдайда шығыс кедергісі ең нашар жағдайда да үлкен болады (кемінде rO || RC және үлкен RS үшін (β + 1) rO || RC болуы мүмкін). Үлкен шығыс кедергісі ток көзі үшін қажетті қасиет, себебі тиімді ток бөлінісі тоқтың көп бөлігін жүктемеге бағыттайды. RS ≫ rE болғанда ток күшейту бірлікке өте жақын. Талдаудың тағы бір әдісі екі порттық желілерге негізделген. Мысалы, осыған ұқсас қолданыста ток шығыс болғандықтан, h эквивалентті екі порттық желі таңдалады, өйткені ол шығыс портында ток күшейткішін пайдаланады.