Меню

Что усиливает схема с общей базой ток или напряжение объясните почему

Усилительный каскад с общей базой

Последний тип схемы усилителя на биполярном транзисторе (рисунок ниже), который мы должны изучить, это схема с общей базой. Эта конфигурация сложнее двух предыдущих и менее распространена из-за своих странных рабочих характеристик.

Усилитель с общей базой Усилитель с общей базой (стрелками показаны направления движения потоков электронов)

Она называется схемой с общей базой, поскольку (игнорируя источники питания постоянного напряжения) источник сигнала и нагрузка делят между собой вывод базы как общую точку (рисунок ниже).

Усилитель с общей базой: вход между эмиттером и базой, выход между коллектором и базой Усилитель с общей базой: вход между эмиттером и базой, выход между коллектором и базой

Возможно, наиболее яркой характеристикой этого типа включения транзистора является то, что источник входного сигнала обеспечивать полный ток эмиттера транзистора, о чём свидетельствуют толстые стрелки на первой иллюстрации. Как известно, ток эмиттера больше, чем любой другой ток в транзисторе, так как является суммой токов базы и коллектора. В последних двух типах усилительных каскадов источник сигнала был подключен к выводу базы транзистора, таким образом, работая на минимально возможном токе.

Поскольку в этой схеме входной ток превышает все другие токи, включая выходной ток, коэффициент усиления по току на самом деле меньше 1 (обратите внимание, как Rнагр подключен к коллектору, тем самым пропуская через себя немного меньший ток, чем источник сигнала). Другими словами, эта схема ослабляет ток, а не усиливает его. В схемах с общим эмиттером и общим коллектором из всех параметров транзистора с усилением тесно был связан β. В схеме с общей базой нам нужен другой основной параметр транзистора: отношение тока коллектора к току эмиттера, который представляет собой дробное число, всегда меньше 1. Это дробное значение для любого транзистора называется коэффициентом α (альфа).

Поскольку данная схема, очевидно, не может повысить ток сигнала, было бы разумным ожидать, что она увеличит напряжение сигнала. Моделирование SPICE схемы на рисунке ниже подтвердит это предположение.

Схема с общей базой для SPICE анализа по постоянному току Схема с общей базой для SPICE анализа по постоянному току Усилитель с общей базой: график зависимости выходного напряжения от входного напряжения Усилитель с общей базой: график зависимости выходного напряжения от входного напряжения

Обратите внимание, что выходное напряжение изменяется практически от нуля (отсечка) до 15,75 вольт (насыщение), при этом входное напряжение меняется от 0,6 вольта до 1,2 вольта. Фактически, график выходного напряжения не показывает роста примерно до 0,7 вольта на входе и прекращает расти (выпрямляется) примерно при 1,12 вольта на входе. Это показывает довольно большой коэффициент усиления по напряжению с интервалом выходных напряжений 15,75 вольт и интервалом входных напряжений всего 0,42 вольт: коэффициент усиления составляет 37,5 раз, или 31,48 дБ. Также обратите внимание на то, как при насыщении выходное напряжение (измеренное на Rнагр) на самом деле превышает напряжение источника питания (15 вольт) из-за эффекта последовательного добавления источника входного напряжения.

Второй SPICE анализ модифицированной схемы (рисунок ниже) с источником сигнала переменного напряжения (и постоянным напряжением смещения) говорит о том же: о высоком коэффициенте усиления по напряжению.

Схема с общей базой для SPICE анализа по переменному току Схема с общей базой для SPICE анализа по переменному току

Как вы можете видеть, входной и выходной сигналы на рисунке ниже синфазны друг с другом. Это говорит о том, что усилитель с общей базой является неинвертирующим.

Усилительный каскад с общей базой: осциллограммы входного и выходного напряжений Усилительный каскад с общей базой: осциллограммы входного и выходного напряжений

SPICE анализ по переменному току в таблице ниже на одной частоте 2 кГц предоставляет данные о входном и выходном напряжениях для расчета коэффициента усиления.

AC анализ схемы с общей базой на частоте 2 кГц: список соединений и выходные данные

Значения напряжений из второго анализа (таблица выше) показывают коэффициент усиления по напряжению 42,74 (4,274 В / 0.1 В), или 32,617 дБ:

Вот еще один вид схемы с общей базой (рисунок ниже), на которой видны фазы и смещения по постоянному напряжению для разны сигналов в только что промоделированной схеме.

Соотношения фаз и смещений в усилителе на NPN транзисторе с общей базой Соотношения фаз и смещений в усилителе на NPN транзисторе с общей базой

То же самое для PNP транзистора (рисунок ниже).

Соотношения фаз и смещений в усилителе на PNP транзисторе с общей базой Соотношения фаз и смещений в усилителе на PNP транзисторе с общей базой

Для схемы усилителя с общей базой определить заранее коэффициент усиления по напряжению довольно сложно, что связано с аппроксимацией поведения транзистора, которое трудно измерить напрямую. В отличие от других типов усилительных схема, где коэффициент усиления по напряжению либо устанавливается соотношением двух резисторов (в схеме с общим эмиттером), либо фиксировался на неизменном значении (схема с общим коллектором), коэффициент усиления по напряжению в схеме с общей базой зависит во многом от величины напряжения смещения входного сигнала. Как выясняется, внутреннее сопротивление транзистора между эмиттером и базой играет важную роль в определении коэффициента усиления по напряжению, и это сопротивление изменяется в зависимости от величины тока, протекающего через эмиттер.

Читайте также:  Почему загорелся трансформатор тока

Хотя это явление трудно объяснить, его довольно легко продемонстрировать с помощью компьютерного моделирования. Я собираюсь запустить несколько SPICE моделирований схемы усилителя с общей базой (предыдущий рисунок), слегка изменив постоянное напряжение смещения ( vbias в коде ниже), оставив теми же амплитуду входного сигнала переменного напряжения и все остальные параметры схемы. Когда в разных моделированиях коэффициент усиления по напряжению будет меняться, это будет заметно по разным амплитудам выходного напряжения.

Несмотря на то, что эти анализы будут проводиться в режиме “ transfer function ” (коэффициент передачи), каждый из них был сначала проверен в режиме временного анализа (построен график напряжения в зависимости от времени), чтобы гарантировать, что вся синусоида сигнала была воспроизведена точно, а не «обрезана» из-за неправильного смещения. Смотрите » *.tran 0.02m 0.78m » в коде ниже, это «закомментирование» оператора временного анализа. Вычисление коэффициента усиления не может основываться на сигналах искаженной формы. SPICE может для нас рассчитать коэффициент усиления небольшого сигнала постоянного напряжения с помощью оператора » *.tf v(4) vin «. Выходное напряжение – это v(4) , а входное напряжение – это vin .

Командная строка spice -b filename.cir благодаря оператору .tf выводит следующие данные: transfer_function (коэффициент передачи), output_impedance (выходное сопротивление) и input_impedance (входное сопротивление). Сокращенный вывод команды, запущенной для напряжений смещения vbias 0.85, 0.90, 0.95, 1.00 вольт, приведен ниже

Вывод SPICE: коэффициент передачи схемы с общей базой:

Тенденция в списке выше должна быть очевидна. С увеличением постоянного напряжения смещения также увеличивается и коэффициент усиления по напряжению ( transfer_function ). Мы видим, что коэффициент усиления по напряжению увеличивается, потому что каждео последующее моделирование ( vbias = 0.85, 0.8753, 0.90, 0.95, 1.00 В) дает больший коэффициент усиления ( transfer_function = 37.6, 39.4 40.8, 42.7, 44.0) соответственно. Эти изменения во многом обусловлены незначительными изменениями напряжения смещения.

Последние три строки в списке соединений выше (справа) показывают коэффициент усиления по току I(v1)/Iin = 0,99 (последние две строки выглядят неправильными). Это имеет смысл для β=100; α= β/(β+1), α=0.99=100/(100-1). Это сочетание низкого коэффициента усиления по току (всегда меньше 1) и несколько непредсказуемого коэффициента усиления по напряжению говорит не в пользу схемы с общей базой, оставляя ей лишь несколько вариантов практических применений.

Эти несколько приложений включают в себя радиочастотные усилители. База, посаженная на корпус, помогает защитить входной сигнал на эмиттере от входного сигнала на коллекторе, предотвращая нестабильность в радиочастотных усилителях. Схема с общей базой может использоваться на более высоких частотах, чем схемы с общим эмиттером и общим коллектором. Смотрите раздел «Радиочастотный усилитель мощности 750 мВт класса C с общей базой» в главе 9. Более сложную схему можно увидеть в разделе «Усилитель малых сигналов класса A с общей базой и высоким коэффициентом усиления» в главе 9.

Источник

Схема с общей базой

Усили́тельный каска́д с о́бщей ба́зой (аббревиатура — ОБ) — одна из трёх типовых схем построения электронных усилителей с применением биполярного транзистора.

Соответствует усилителю (каскаду) с общим затвором в случае применения полевого транзистора или каскаду с общей сеткой при использовании электровакуумного триода.

Характеризуется отсутствием усиления по току (коэффициент передачи близок к единице, но немного меньше единицы), высоким коэффициентом усиления по напряжению и умеренным (по сравнению со схемой с общим эмиттером) коэффициентом усиления по мощности.

В этой схеме входной переменный усиливаемый сигнал подаётся на эмиттер, а выходной снимается с коллектора. Входное сопротивление каскада очень мало, а выходное — велико. Фазы входного и выходного сигналов при усилении периодического, например, гармонического сигнала совпадают при рабочих частотах ниже предельной частоты усиления по мощности. При работе вблизи предельной частоты фаза тока коллектора начинает отставать от фазы тока эмиттера, так как на прохождение неосновных носителей через базовый слой требуется конечное время.

Читайте также:  Не могу померить ток утечки в автомобиле

Полезным свойством схемы с общей базой является минимальная среди трёх типовых схем усилителей паразитная отрицательная обратная связь с коллектора на базу, обусловленная эффектом Миллера, снижающая коэффициент усиления на высоких частотах, так как база транзистора по переменному току «закорочена» на «землю». Поэтому схема с общей базой наиболее высокочастотная среди двух других и часто используется для построения высокочастотных усилителей и генераторов, в том числе в диапазоне СВЧ.

Существенно, что термин «общая база» имеет в виду присоединение базы к «земле» именно для сигнала переменного тока. Фактически, в реальных схемах, база редко присоединяется непосредственно к «земле» электрически, а «закорачивание» её на «землю» осуществляется через блокировочный конденсатор достаточной ёмкости обеспечивающей его пренебрежимо малое реактивное сопротивление в диапазоне усиливаемых частот.

  • Коэффициент усиления по току:

I вых / I вх = I к / I э = α , <\displaystyle I_<\text<вых>>/>>=I_<\text<к>>/I_<\text<э>>=\alpha ,><\displaystyle I_<\text<вых data-lazy-src=



Особенности схемы с общей базой. Достоинства и недостатки.

Усилительный каскад с общей базой (ОБ) — одна из трёх типовых схем построения электронных усилителей на основе биполярного транзистора. Характеризуется отсутствием усиления по току (коэффициент передачи близок к единице, но меньше единицы), высоким коэффициентом усиления по напряжению и умеренным (по сравнению со схемой с общим эмиттером) коэффициентом усиления по мощности. Входной сигнал подаётся на эмиттер, а выходной снимается с коллектора. При этом входное сопротивление очень мало, а выходное — велико. Фазы входного и выходного сигнала совпадают.

Особенностью схемы с общей базой является минимальная среди трёх типовых схем усилителей «паразитная» обратная связь с выхода на вход через конструктивные элементы транзистора. Поэтому схема с общей базой наиболее часто используется для построения высокочастотных усилителей, особенно вблизи верхней границы рабочего диапазона частот транзистора.

2) Схема включения транзистора с общим эмиттером, параметры:

Входным током является ток базы , а выходным – ток коллектора . Выходным напряжением является падение напряжения на сопротивлении нагрузки . Основные параметры, характеризующие эту схему включения определим из выражений:

1. Коэффициент усиления по току :

2. Входное сопротивление транзистора в схеме с общим эмиттером:

3. Коэффициент передачи по напряжению:

4. Коэффициент передачи по мощности:

Разновидности тиристоров.

Функционально тиристоры различаются на обладающие односторонней и двусторонней проводимостью, и также имеющие управляющий электрод и не имеющие его.

Читайте также:  Как рассчитать ток ветви методом эквивалентного генератора

· динистор (диодный тиристор, диод Шокли) — тиристор с односторонней проводимостью без управляющего электрода;

· тринистор (триодный тиристор или просто тиристор) — то же с управляющим электродом.

· симистор — двунаправленный тиристор.

Тиристоры с односторонней проводимостью в обратном направлении всегда закрыты. В соответствии с направлением, к котором тиристор может пропускать ток, силовые электроды именуются катодом и анодом (отрицательный и положительный электроды соответственно). Тиристоры с двусторонней проводимостью (симисторы) могут пропускать ток в обоих направлениях, таким образом их возможно применять для управления переменным током.

Билет №8

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

Включение транзистора с общей базой (ОБ)

date image2015-02-24
views image3343

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

На рис. 6 приведена схема включения транзистора с общей базой.

В схеме с общей базой семейство входных статических характеристик – это зависимости IЭ = f(UЭБ), при UКБ = const

Рис. 7 – Семейство входных характеристик транзистора, включенного по схеме с общей базой.

Типичное семейство входных характеристик для маломощного n-p-n транзистора показано на рис. 7. Отрицательные значения напряжения UЭБ соответствуют прямому включению эмиттерного перехода. Характеристика для UКБ = 0 практически совпадают с характеристикой p-n перехода. В активном режиме (UЭБ 0) сдвиг характеристик при изменении напряжения на коллекторе обусловлен эффектом Эрли: с ростом UКБ при постоянном токе IЭ прямое напряжение эмиттерного перехода снижается и характеристика сдвигается влево. В режиме насыщения (UЭБ

Выходные характеристики – это зависимости выходного тока от выходного напряжения при постоянном входном токе. Для схемы с общей базой семейство выходных характеристик n-p-n транзистора представлено на рис. 8; здесь параметром служит ток эмиттера:

Область характеристик при UКБ > 0 соответствует активному режиму, где IК ≈ αIЭ, так как α = 1, то IК ≈ IЭ. Область характеристик при UКБ

Из характеристик рис. 7 видно, что малые изменения эмиттерного напряжения вызывают значительные приросты тока эмиттера. Это говорит о том, что транзистор, включённый по схеме с общей базой, имеет малое входное дифференциальное сопротивление.

, при UКБ = const

Для транзисторов малой мощности Rвх.б составляет единицы – десятки Ом.

Транзистор, включённый по схеме с общей базой, характеризуется также дифференциальным коэффициентом передачи тока эмиттера(просто коэффициент передачи):

, при UКБ = const

Поскольку всегда ΔIK > ЕЭ2>>Е1), в коллекторную цепь можно включить нагрузочное сопротивление RK, во много раз превышающее входное сопротивление транзистора, от этого прирост коллекторного тока практически не уменьшается. Прирост коллекторного тока ΔIK создаст прирост падения напряжения на нагрузочном резисторе примерно во столько же раз больший, чем прирост входного напряжения, во сколько раз RK> Rвх.б. При этом возникает такой же по величине, но с обратным знаком прирост падения напряжения на коллекторе = ΔIKRK.

Коэффициент усиления по напряжению определяется соотношением:

К =

Таким образом, транзистор даёт возможность перейти от цепи малым сопротивлением к цепи с большим сопротивлением, но практически с тем же приростом тока, т.е. транзистор как бы преобразует сопротивление цепи. Наличие усиления по напряжению при ΔIK ≈ ΔIЭ означает, что транзистор вносит также усиление по мощности.

  1. В схеме с общей базой входная характеристика представляет собой характеристику p-n перехода при прямом включении.
  2. Входное дифференциальное сопротивление транзистора в схеме с общей базой мало, т.к. малые изменения напряжения на эмиттере вызывают значительные приросты тока эмиттера.
  3. В схеме с общей базой коллекторное напряжение влияет на ток эмиттера. Причём с повышением (по абсолютному значению) коллекторного напряжения ток эмиттера увеличивается (входная характеристика сдвигается влево).
  4. У транзисторной схемы с общей базой ток коллектора очень слабо зависит от коллекторного напряжения. Это означает что выходное сопротивление транзисторной схемы с общей базой очень велико.
  5. Транзистор, включённый по схеме с общей базой, вносит усиление по напряжению и мощности.
  6. Схема не даёт усиления по току.
  7. из-за малого входного сопротивления схема включения транзистора с общей базой потребляет относительно большой ток от источника сигнала.
  8. Чрезмерное большое выходное сопротивление затрудняет согласование с нагрузкой.

Источник

Что усиливает схема с общей базой ток или напряжение объясните почему

Особенности схемы с общей базой. Достоинства и недостатки.

Усилительный каскад с общей базой (ОБ) — одна из трёх типовых схем построения электронных усилителей на основе биполярного транзистора. Характеризуется отсутствием усиления по току (коэффициент передачи близок к единице, но меньше единицы), высоким коэффициентом усиления по напряжению и умеренным (по сравнению со схемой с общим эмиттером) коэффициентом усиления по мощности. Входной сигнал подаётся на эмиттер, а выходной снимается с коллектора. При этом входное сопротивление очень мало, а выходное — велико. Фазы входного и выходного сигнала совпадают.

Особенностью схемы с общей базой является минимальная среди трёх типовых схем усилителей «паразитная» обратная связь с выхода на вход через конструктивные элементы транзистора. Поэтому схема с общей базой наиболее часто используется для построения высокочастотных усилителей, особенно вблизи верхней границы рабочего диапазона частот транзистора.

Коэффициент усиления по току: I вых/I вх=I к/I э=α [α вх=U вх/I вх=U бэ/I э.

Хорошие температурные и частотные свойства.

Высокое допустимое напряжение

Недостатки схемы с общей базой :

Малое усиление по току, так как α Динистор.

Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами.

Суть работы динистора заключается в том, что при прямом включении он не пропускает ток до тех пор, пока напряжение на его выводах не достигнет определённого значения. Значение этого напряжения имеет определённую величину и не может быть изменено. Это связано с тем, что динистор является неуправляемым тиристором – у него нет третьего, управляющего, вывода.

Вольт-амперная характеристика симметричного динистора

1) Прямое смещение р-n перехода:

p-n-Перехо́д или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Читайте также:  Цепь переменного тока содержит различные элементы резистор индуктивность или емкость

Если приложить внешнее напряжение так, чтобы созданное им электрическое поле было направленным противоположно направлению электрического поля между областями пространственного заряда, то динамическое равновесие нарушается, и дрейфовый ток преобладает над диффузионным током, быстро нарастая с повышением напряжения. Такое подключение напряжения к p-n-переходу называется прямым смещением.

2) Схема включения транзистора с общим эмиттером, параметры:

Входным током является ток базы , а выходным – ток коллектора . Выходным напряжением является падение напряжения на сопротивлении нагрузки . Основные параметры, характеризующие эту схему включения определим из выражений:

1. Коэффициент усиления по току :

2. Входное сопротивление транзистора в схеме с общим эмиттером:

3. Коэффициент передачи по напряжению:

4. Коэффициент передачи по мощности:

Функционально тиристоры различаются на обладающие односторонней и двусторонней проводимостью, и также имеющие управляющий электрод и не имеющие его.

· динистор (диодный тиристор, диод Шокли) — тиристор с односторонней проводимостью без управляющего электрода;

· тринистор (триодный тиристор или просто тиристор) — то же с управляющим электродом.

· симистор — двунаправленный тиристор.

Тиристоры с односторонней проводимостью в обратном направлении всегда закрыты. В соответствии с направлением, к котором тиристор может пропускать ток, силовые электроды именуются катодом и анодом (отрицательный и положительный электроды соответственно). Тиристоры с двусторонней проводимостью (симисторы) могут пропускать ток в обоих направлениях, таким образом их возможно применять для управления переменным током.

Источник



Включение транзистора с общей базой (ОБ)

date image2015-02-24
views image3288

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

На рис. 6 приведена схема включения транзистора с общей базой.

В схеме с общей базой семейство входных статических характеристик – это зависимости IЭ = f(UЭБ), при UКБ = const

Типичное семейство входных характеристик для маломощного n-p-n транзистора показано на рис. 7. Отрицательные значения напряжения UЭБ соответствуют прямому включению эмиттерного перехода. Характеристика для UКБ = 0 практически совпадают с характеристикой p-n перехода. В активном режиме (UЭБ 0) сдвиг характеристик при изменении напряжения на коллекторе обусловлен эффектом Эрли: с ростом UКБ при постоянном токе IЭ прямое напряжение эмиттерного перехода снижается и характеристика сдвигается влево. В режиме насыщения (UЭБ

Выходные характеристики – это зависимости выходного тока от выходного напряжения при постоянном входном токе. Для схемы с общей базой семейство выходных характеристик n-p-n транзистора представлено на рис. 8; здесь параметром служит ток эмиттера:

Область характеристик при UКБ > 0 соответствует активному режиму, где IК ≈ αIЭ, так как α = 1, то IК ≈ IЭ. Область характеристик при UКБ

Из характеристик рис. 7 видно, что малые изменения эмиттерного напряжения вызывают значительные приросты тока эмиттера. Это говорит о том, что транзистор, включённый по схеме с общей базой, имеет малое входное дифференциальное сопротивление.

, при UКБ = const

Для транзисторов малой мощности Rвх.б составляет единицы – десятки Ом.

Транзистор, включённый по схеме с общей базой, характеризуется также дифференциальным коэффициентом передачи тока эмиттера(просто коэффициент передачи):

, при UКБ = const

Поскольку всегда ΔIK > ЕЭ2>>Е1), в коллекторную цепь можно включить нагрузочное сопротивление RK, во много раз превышающее входное сопротивление транзистора, от этого прирост коллекторного тока практически не уменьшается. Прирост коллекторного тока ΔIK создаст прирост падения напряжения на нагрузочном резисторе примерно во столько же раз больший, чем прирост входного напряжения, во сколько раз RK> Rвх.б. При этом возникает такой же по величине, но с обратным знаком прирост падения напряжения на коллекторе = ΔIKRK.

Читайте также:  Резистор ограничивающий ток в блоке питания

Коэффициент усиления по напряжению определяется соотношением:

К =

Таким образом, транзистор даёт возможность перейти от цепи малым сопротивлением к цепи с большим сопротивлением, но практически с тем же приростом тока, т.е. транзистор как бы преобразует сопротивление цепи. Наличие усиления по напряжению при ΔIK ≈ ΔIЭ означает, что транзистор вносит также усиление по мощности.

  1. В схеме с общей базой входная характеристика представляет собой характеристику p-n перехода при прямом включении.
  2. Входное дифференциальное сопротивление транзистора в схеме с общей базой мало, т.к. малые изменения напряжения на эмиттере вызывают значительные приросты тока эмиттера.
  3. В схеме с общей базой коллекторное напряжение влияет на ток эмиттера. Причём с повышением (по абсолютному значению) коллекторного напряжения ток эмиттера увеличивается (входная характеристика сдвигается влево).
  4. У транзисторной схемы с общей базой ток коллектора очень слабо зависит от коллекторного напряжения. Это означает что выходное сопротивление транзисторной схемы с общей базой очень велико.
  5. Транзистор, включённый по схеме с общей базой, вносит усиление по напряжению и мощности.
  6. Схема не даёт усиления по току.
  7. из-за малого входного сопротивления схема включения транзистора с общей базой потребляет относительно большой ток от источника сигнала.
  8. Чрезмерное большое выходное сопротивление затрудняет согласование с нагрузкой.

Источник