Введение
Усилитель на биполярном транзисторе – это тип электронного усилителя, использующего биполярный транзистор. В электронике усилитель с общей базой является одной из трех основных однокаскадных топологий усилителей на биполярных транзисторах (BJT) и обычно используется как усилитель напряжения. Он обеспечивает высокое усиление по току (обычно 200), среднее входное сопротивление и высокое выходное сопротивление. Выход усилителя с общей базой инвертирован, то есть для синусоидального входного сигнала выходной сигнал сдвинут по фазе на 180 градусов относительно входного. В этой схеме базовый вывод транзистора служит входом, коллектор – выходом, а эмиттер является общим для обоих (например, он может быть подключен к общему проводу или к шине питания), отсюда и название. Аналогичной схемой на полевых транзисторах является усилитель с общим истоком, а аналогичной ламповой схемой – усилитель с общим катодом.
In electronics, a common emitter amplifier is one of three basic single stage bipolar junction transistor (BJT) amplifier topologies, typically used as a voltage amplifier. It offers high current gain (typically 200), medium input resistance and a high output resistance. The output of a common emitter amplifier is inverted; i. e. for a sine wave input signal, the output signal is 180 degrees out of phase with respect to the input. In this circuit, the base terminal of the transistor serves as the input, the collector is the output, and the emitter is common to both (for example, it may be tied to ground reference or a power supply rail), hence its name. The analogous FET circuit is the common source amplifier, and the analogous tube circuit is the common cathode amplifier.
Дегенерация излучателя
Обычные усилители с общим эмиттером обеспечивают инвертированный выходной сигнал и могут иметь очень высокое усиление, которое может сильно различаться от одного транзистора к другому. Усиление сильно зависит как от температуры, так и от тока смещения, поэтому фактическое усиление несколько непредсказуемо. Стабильность – еще одна проблема, связанная с такими схемами с высоким усилением, из-за возможной нежелательной положительной обратной связи. Другие проблемы, связанные со схемой, – это небольшой динамический диапазон входного сигнала, обусловленный ограничением малого сигнала; при превышении этого ограничения возникает сильное искажение, и транзистор перестает соответствовать своей малосигнальной модели. Один из распространенных способов решения этих проблем – дегенерация эмиттера. Она заключается в добавлении небольшого резистора между эмиттером и общим источником сигнала (например, землей или шиной питания). Этот импеданс уменьшает общую транспроводимость схемы в раз, что приводит к напряжению усиления, где
Напряжение усиления зависит почти исключительно от соотношения резисторов , а не от внутренних и непредсказуемых характеристик транзистора. Таким образом, характеристики искажения и стабильности схемы улучшаются за счет снижения усиления. (Хотя это часто описывается как «отрицательная обратная связь», поскольку она уменьшает усиление, повышает входное сопротивление и снижает искажения, она предшествовала изобретению усилителя с отрицательной обратной связью и не уменьшает выходное сопротивление и не расширяет полосу пропускания, как это делает настоящий усилитель с отрицательной обратной связью.)
The voltage gain depends almost exclusively on the ratio of the resistors rather than the transistor's intrinsic and unpredictable characteristics. The distortion and stability characteristics of the circuit are thus improved at the expense of a reduction in gain. (While this is often described as "negative feedback", as it reduces gain, raises input impedance, and reduces distortion, it predates the invention of the negative feedback amplifier and does not reduce output impedance or increase bandwidth, as a true negative feedback amplifier would do.)
Характеристики
На низких частотах и с использованием упрощенной гибридной π-модели можно вывести следующие малые сигнальные характеристики. Определение Выражение С вырождением эмиттера Без вырождения эмиттера; т.е., RE = 0 Коэффициент усиления по току Коэффициент усиления по напряжению Входное сопротивление Выходное сопротивление Если резистор вырождения эмиттера отсутствует, то , и выражения эффективно упрощаются до значений, представленных в правом столбце (следует отметить, что коэффициент усиления по напряжению является идеальным значением; фактическое усиление несколько непредсказуемо). Как и ожидалось, при увеличении RE входное сопротивление увеличивается, а коэффициент усиления по напряжению уменьшается.
If the emitter degeneration resistor is not present, then , and the expressions effectively simplify to the ones given by the rightmost column (note that the voltage gain is an ideal value; the actual gain is somewhat unpredictable). As expected, when is increased, the input impedance is increased and the voltage gain is reduced.
Усилитель низкочастотного напряжения
Типичный пример использования усилителя с общим эмиттером показан на рисунке 3. Входной конденсатор C устраняет любую составляющую постоянного тока входного сигнала, а резисторы R1 и R2 устанавливают смещение транзистора таким образом, чтобы он оставался в активном режиме во всем диапазоне входных сигналов. Выход представляет собой инвертированную копию переменной составляющей входного сигнала, усиленную в RC/RE раз и сдвинутую на величину, определяемую всеми четырьмя резисторами. Поскольку RC часто имеет большое значение, выходное сопротивление этой схемы может быть чрезмерно высоким. Для решения этой проблемы RC поддерживается как можно более низким, а за усилителем следует буфер напряжения, например, повторитель напряжения на эмиттере.
Радио
Обычные усилители с общим эмиттером также используются в радиочастотных схемах, например, для усиления слабых сигналов, принимаемых антенной. В этом случае обычно заменяют нагрузочный резистор на резонансный контур. Это может быть сделано для ограничения полосы пропускания до узкого диапазона, центрированного вокруг заданной рабочей частоты. Что более важно, это также позволяет схеме работать на более высоких частотах, поскольку резонансный контур может использоваться для компенсации межэлектродных и паразитных емкостей, которые обычно ограничивают частотную характеристику. Усилители с общим эмиттером также часто используются в качестве малошумящих усилителей.
Аудио
Общие эмиттерные усилители также используются в звуковых усилителях. Например, пример самодельного или любительского применения усилителя с общим эмиттером представлен в [название/ссылка на приложение].