На основе конфигураций

Любой транзисторный усилитель использует транзистор для усиления сигналов, который подключается в одной из трех конфигураций. Для усилителя лучше иметь высокий входной импеданс, чтобы избежать эффекта нагрузки в многокаскадных схемах и более низкий выходной импеданс, чтобы обеспечить максимальную мощность на нагрузке. Коэффициент усиления по напряжению и по мощности также должен быть высоким, чтобы обеспечить лучший выход.

Давайте теперь изучим различные конфигурации, чтобы понять, какая конфигурация лучше подходит для работы транзистора в качестве усилителя.

CB усилитель

Схема усилителя, которая сформирована с использованием комбинации транзисторов с конфигурацией CB, называется усилителем CB.

строительство

Схема усилителя с общей базой, использующая NPN-транзистор, показана ниже, входной сигнал подается на базовый переход эмиттера, а выходной сигнал снимается с коллекторного базового перехода.

Базовый переход эмиттера смещен в прямом направлении посредством V _EE, а коллекторный базовый переход смещен в обратном направлении посредством V _CC . Рабочая точка регулируется с помощью резисторов Re и R _c . Таким образом, значения I _c , I _b и I _cb определяются V _CC , V _EE , R _e и R _c .

Операция

Когда вход не применяется, формируются условия покоя, а выход отсутствует. Поскольку V _be имеет отрицательное значение по отношению к земле, прямое смещение уменьшается для положительной половины входного сигнала. В результате этого базовый ток I _B также уменьшается.

На рисунке ниже показан усилитель CB со схемой самосмещения.

Как мы знаем,

$$ I_C \ cong I_E \ cong \ beta I_B $$

И ток коллектора, и ток эмиттера уменьшаются.

Падение напряжения на R _C равно

$$ V_C = I_C R_C $$

Этот V _C также уменьшается.

Когда I _C R _C уменьшается, V _CB увеличивается. Потому что,

$$ V_ {CB} = V_ {CC} - I_C R_C $$

Таким образом, получается положительный выходной полупериод.

В конфигурации CB положительный вход дает положительный выход и, следовательно, вход и выход находятся в фазе. Таким образом, в усилителе CB нет разворота фазы между входом и выходом.

Если конфигурация выключателя рассматривается для усиления, она имеет низкий входной импеданс и высокий выходной импеданс. Коэффициент усиления по напряжению также невелик по сравнению с конфигурацией CE. Следовательно, усилители с конфигурацией CB используются в высокочастотных приложениях.

Усилитель CE

Схема усилителя, сформированная с использованием комбинации транзисторов с конфигурацией CE, называется усилителем CE.

строительство

Схема усилителя с общим эмиттером, использующая транзистор NPN, показана ниже, входной сигнал подается на базовый переход эмиттера, а выходной сигнал снимается с коллекторного базового перехода.

Базовый переход эмиттера смещен в прямом направлении посредством V _EE, а коллекторный базовый переход смещен в обратном направлении посредством V _CC . Рабочая точка регулируется с помощью резисторов R _e и R _c . Таким образом, значения I _c , I _b и I _cb определяются V _CC , V _EE , R _e и R _c .

Операция

Когда вход не применяется, формируются условия покоя, а выход отсутствует. Когда подается положительная половина сигнала, напряжение между базой и эмиттером V _be увеличивается, потому что оно уже положительно относительно земли.

По мере увеличения прямого смещения соответственно увеличивается и базовый ток. Поскольку I _C = βI _B , ток коллектора также увеличивается.

На следующей принципиальной схеме показан усилитель CE со схемой самосмещения.

Коллекторный ток, когда протекает через R _C , падение напряжения увеличивается.

$$ V_C = I_C R_C $$

Вследствие этого уменьшается напряжение между коллектором и эмиттером. Так как,

$$ V_ {CB} = V_ {CC} - I_C R_C $$

Таким образом, на R _C появляется усиленное напряжение .

Следовательно, в усилителе CE, поскольку положительный сигнал появляется как отрицательный сигнал, следует понимать, что существует фазовый сдвиг 180 ^o между входом и выходом.

Усилитель CE имеет высокое входное сопротивление и меньшее выходное сопротивление, чем усилитель CB. Коэффициент усиления по напряжению и по мощности также высок в усилителе CE, и поэтому он в основном используется в усилителях звука.

Усилитель CC

Схема усилителя, сформированная с использованием комбинации транзисторов с конфигурацией CC, называется усилителем CC.

строительство

Схема усилителя с общим коллектором, использующая NPN-транзистор, показана ниже, входной сигнал подается на переход база-коллектор, а выходной сигнал снимается с перехода эмиттер-коллектор.

Базовый переход эмиттера смещен в прямом направлении посредством V _EE, а коллекторный базовый переход смещен в обратном направлении посредством V _CC . Q-значения I _b и I _e регулируются R _b и R _e .

Операция

Когда вход не применяется, формируются условия покоя, а выход отсутствует. Когда подается положительная половина сигнала, прямое смещение увеличивается, потому что V _be положительный по отношению к коллектору или земле. При этом ток базы I _B и ток коллектора I _C увеличиваются.

На следующей схеме показан усилитель CC со схемой самосмещения.

Следовательно, падение напряжения на R _e, т.е. выходное напряжение, увеличивается. В результате получается положительный полупериод. Поскольку вход и выход находятся в фазе, инверсия фазы отсутствует.

Если для усиления рассматривается конфигурация CC, хотя усилитель CC имеет лучший входной импеданс и более низкий выходной импеданс, чем усилитель CE, коэффициент усиления CC по напряжению очень меньше, что ограничивает его применение только согласованием импеданса.

Сравнение усилителей CB CE CC

Сравним характеристики усилителей CB, CE и CC.

Характеристика	CE	CB	CC
Входное сопротивление	Низкий (от 1 до 2 тысяч)	Очень низкий (30-150 Ом)	Высокая (20-500 кОм)
Выходное сопротивление	Большой (≈ 50 К)	Высокая (≈ 500 К)	Низкий (50-1000 кОм)
Текущая прибыль	B высокий	α <1	Высокая (1 + β)
Усиление напряжения	Высокая (≈ 1500)	Высокая (≈ 1500)	Меньше одного
Прирост мощности	Высокая (≈ 10 000)	Высокая (≈ 7500)	Низкий (250-500)
Фаза между входом и выходом	перевернутый	тем же	тем же

Из-за совместимости и характерных особенностей конфигурация с общим эмиттером чаще всего используется в схемах усилителей.