Pada awal bab ini kita melihat bagaimana transistor, yang beroperasi dalam mode saturasi atau cutoff, dapat digunakan sebagai saklar. DI DALAM bagian terakhir kita melihat bagaimana transistor berperilaku dalam mode "aktif", antara saturasi dan cutoff yang ekstrem. Karena transistor mampu mengendalikan arus dengan cara analog (bervariasi secara halus), transistor juga digunakan sebagai penguat sinyal analog.

Salah satu sirkuit termudah untuk dipelajari penguat transistor sebelumnya menunjukkan kemampuan switching transistor (gambar di bawah).

Transistor NPN sebagai saklar sederhana (gambar menunjukkan arah aliran elektron)

Ini disebut skema dengan emitor bersama karena (mengabaikan baterai catu daya) baik sumber sinyal maupun beban memiliki titik sambungan yang sama ke transistor - emitor (seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah). Dan, seperti yang akan kita lihat di bagian selanjutnya dari bab ini, hal ini tidak terjadi satu-satunya cara menggunakan transistor sebagai penguat.

Sebelumnya, arus kecil dari sel surya menjenuhkan transistor yang menyalakan lampu. Sekarang diketahui bahwa transistor mampu “memeras” arus kolektor sesuai dengan besarnya arus basis yang disuplai dari sumbernya. sinyal masukan, kita dapat melihat bahwa pada rangkaian ini kecerahan lampu dapat dikontrol oleh kecerahan cahaya yang jatuh pada sel surya. Ketika sedikit cahaya mencapai sel surya, lampu akan menyala redup. Semakin banyak cahaya yang mengenai sel surya, kecerahan lampu akan meningkat.

Anggaplah kita tertarik menggunakan sel surya sebagai pengukur kecerahan cahaya. Kami ingin mengukur kecerahan cahaya yang datang menggunakan sel surya, menggunakan arus keluarannya untuk menggerakkan jarum indikator. Untuk melakukan hal ini, Anda dapat menghubungkan indikator ke sel surya secara langsung (gambar di bawah). Faktanya, pengukur kecerahan paling sederhana dalam fotografi bekerja dengan cara yang sama.

Meskipun metode ini mungkin berhasil saat mengukur cahaya pada kecerahan sedang, metode ini tidak akan berhasil pada kecerahan rendah. Karena sel surya harus menyediakan kebutuhan energi indikator untuk menggerakkan jarum, sensitivitas sistem ini pasti akan terbatas. Dengan asumsi bahwa kita perlu mengukur intensitas cahaya yang sangat rendah, kita perlu mencari solusi lain.

Mungkin solusi paling langsung untuk masalah ini adalah dengan menggunakan transistor (gambar di bawah) untuk memperoleh arus sel surya sehingga dapat diperoleh defleksi jarum indikator yang lebih besar untuk cahaya yang lebih redup.

Arus yang melalui indikator pada rangkaian ini akan menjadi β kali lebih besar dibandingkan dengan arus yang melalui sel surya. Untuk transistor dengan β sama dengan 100, ini memberikan peningkatan sensitivitas pengukuran yang signifikan. Perlu diperhatikan bahwa daya tambahan untuk menggerakkan jarum indikator berasal dari baterai di sisi kanan rangkaian, dan bukan dari sel surya itu sendiri. Yang dilakukan arus sel surya hanyalah mengontrol arus baterai untuk memberikan pembacaan meter yang lebih tinggi daripada yang dapat diberikan sel surya tanpa bantuan.

Karena transistor adalah alat pengatur arus, dan karena pergerakan jarum indikator ditentukan oleh arus yang melalui kumparan indikator, pembacaan meter harus bergantung hanya pada arus sel surya dan bukan pada jumlah tegangan yang disediakan oleh baterai. . Artinya keakuratan rangkaian tidak bergantung pada kondisi baterai fitur penting! Yang diperlukan dari baterai hanyalah tegangan dan arus keluaran minimum tertentu yang dapat membelokkan jarum indikator ke skala penuh.

Cara lain untuk menggunakan rangkaian emitor bersama adalah dengan menghasilkan tegangan keluaran yang ditentukan masukan, bukan arus keluaran tertentu. Mari kita ganti dial indikator dengan resistor sederhana dan mengukur tegangan antara kolektor dan emitor (gambar di bawah).

Ketika sel surya menjadi gelap (tidak ada arus yang mengalir), transistor akan berada dalam mode cut-off, dan akan berperilaku seperti saklar terbuka antara kolektor dan emitor. Hal ini akan menghasilkan penurunan tegangan maksimum antara kolektor dan emitor, sehingga menghasilkan Vout maksimum yang sama dengan tegangan penuh baterai.

Pada kekuatan penuh(penerangan maksimum) sel surya akan menggerakkan transistor ke mode saturasi, menyebabkannya berperilaku seperti saklar tertutup antara kolektor dan emitor. Hasilnya adalah penurunan minimum tegangan antara kolektor dan emitor, atau hampir nol tegangan keluaran. Pada kenyataannya, transistor terbuka tidak akan pernah mampu mencapai penurunan tegangan nol antara kolektor dan emitor karena adanya dua sambungan PN yang harus dilalui arus kolektor. Namun, "tegangan saturasi kolektor-emitor" ini akan cukup rendah, sekitar sepersepuluh volt, tergantung pada transistor spesifik yang digunakan.

Untuk keluaran sel surya untuk tingkat cahaya antara nol dan maksimum, transistor akan masuk modus aktif, dan tegangan keluaran akan berada di antara nol dan tegangan penuh baterai. Penting untuk dicatat bahwa dalam rangkaian emitor bersama tegangan keluaran terbalik relatif terhadap sinyal masukan. Artinya, ketika sinyal masukan meningkat, tegangan keluaran menurun. Oleh karena itu, rangkaian penguat emitor umum disebut pembalik penguat.

Simulasi singkat rangkaian di SPICE (gambar dan netlist di bawah) akan menguji kesimpulan kita tentang hal ini rangkaian amplifikasi.

Pada awal simulasi (pada gambar di atas), ketika sumber arus (sel surya) menghasilkan arus nol, transistor berada dalam mode cutoff dan tegangan keluaran penguat (antara node 2 dan 0) sama dengan 15 volt. tegangan baterai. Ketika arus sel surya mulai meningkat, tegangan keluaran menurun secara proporsional hingga transistor mencapai saturasi pada arus basis 30 µA (arus kolektor 3 mA). Perhatikan bagaimana grafik tegangan keluaran linier sempurna (1 volt meningkat dari 15 volt menjadi 1 volt) hingga titik jenuhnya tidak pernah mencapai nol. Efek ini telah disebutkan sebelumnya, transistor yang dihidupkan sepenuhnya tidak dapat mencapai penurunan tegangan nol antara kolektor dan emitor karena adanya sambungan internal. Apa yang kita lihat adalah penurunan tajam pada tegangan keluaran dari 1 volt menjadi 0,2261 volt seiring dengan peningkatan arus masukan dari 28 µA menjadi 30 µA, dan kemudian terjadi penurunan lebih lanjut pada tegangan keluaran (walaupun dalam peningkatan yang jauh lebih kecil). Tegangan keluaran terendah yang diperoleh dari simulasi ini adalah 0,1299 volt, hampir nol.

Sejauh ini kita telah melihat bagaimana transistor bertindak sebagai penguat sinyal tegangan dan arus konstan. Dalam contoh pengukuran iluminasi sel surya, kami tertarik untuk memperkuat sinyal keluaran DC dari sel surya untuk kontrol indikator dial Arus DC atau dapatkan tegangan konstan pada output. Namun, ini bukan satu-satunya cara menggunakan transistor sebagai penguat. Seringkali diperlukan amplifier AC untuk memperkuat sinyal variabel arus dan tegangan. Salah satu kasus yang paling umum adalah audio elektronik (radio, televisi). Sebelumnya kita telah melihat contoh sinyal audio dari garpu tala yang mengaktifkan saklar transistor (gambar di bawah). Mari kita lihat apakah kita dapat mengubah rangkaian ini untuk mengirimkan daya ke speaker, bukan ke lampu.

DI DALAM diagram asli penyearah jembatan gelombang penuh digunakan untuk mengubah sinyal tegangan AC dari mikrofon ke tegangan konstan untuk mengontrol input transistor. Yang perlu kami lakukan hanyalah menyalakan lampu menggunakan sinyal suara dari mikrofon, sirkuit seperti itu sudah cukup untuk tujuan ini. Namun sekarang kami ingin memperkuat sinyal tegangan AC dan menyalurkannya ke speaker. Ini berarti kita tidak dapat lagi memperbaiki sinyal dari keluaran mikrofon, karena kita memerlukan sinyal yang tidak terdistorsi untuk memberi daya pada transistor! Mari kita lepaskan penyearah jembatan dari rangkaian dan ganti lampu dengan speaker.

Karena mikrofon dapat menghasilkan tegangan yang lebih besar daripada penurunan tegangan maju pada sambungan PN basis-emitor, saya menempatkan resistor secara seri dengan mikrofon. Mari kita simulasikan rangkaian pada gambar di bawah ini menggunakan SPICE. Daftar koneksi diberikan di bawah ini.

Grafik simulasi (gambar di atas) menunjukkan tegangan input (sinyal tegangan AC dengan amplitudo 1,5 volt dan frekuensi 2000 Hz) dan arus yang melalui baterai 15 volt, yang sama dengan arus yang melalui speaker. Di sini kita melihat gelombang sinus penuh dari tegangan AC masukan (dengan setengah gelombang positif dan negatif) dan setengah gelombang dari arus keluaran hanya dengan satu polaritas. Jika kita benar-benar memasukkan sinyal ini ke speaker, suara yang keluar akan sangat terdistorsi.

Apa yang salah dengan skema ini? Mengapa tidak secara akurat mereproduksi bentuk gelombang tegangan AC penuh dari mikrofon? Jawaban atas pertanyaan ini dapat ditemukan dengan memeriksa secara cermat model transistor berdasarkan dioda dan sumber arus (gambar di bawah).

Arus kolektor dikontrol, atau diatur, dalam mode arus konstan sesuai dengan jumlah arus yang mengalir melalui sambungan basis-emitor. Perhatikan bahwa kedua jalur arus yang melalui transistor adalah searah: hanya satu arah! Meskipun kami bermaksud menggunakan transistor untuk memperkuat sinyal AC, pada dasarnya transistor adalah perangkat DC yang hanya dapat menangani arus dalam satu arah. Kita dapat menerapkan sinyal masukan tegangan AC antara basis dan emitor, namun elektron dalam rangkaian ini tidak akan dapat mengalir selama setengah siklus ketika sambungan basis-emitor dibias pada titik tertentu. arah sebaliknya. Oleh karena itu, transistor akan tetap dalam mode cutoff sepanjang periode ini. Ini hanya akan "beralih" ke mode aktif jika tegangan input memiliki polaritas yang benar untuk membiaskan persimpangan basis-emitor ke arah ke depan, dan hanya jika tegangan ini cukup tinggi untuk melebihi penurunan tegangan sambungan maju. Ingatlah bahwa transistor bipolar adalah perangkat yang mengontrol arus: transistor mengatur arus kolektor berdasarkan aliran arus dari basis ke emitor, bukan berdasarkan tegangan antara basis dan emitor.

Satu-satunya cara agar transistor mengeluarkan sinyal ke speaker tanpa mendistorsi bentuk gelombangnya adalah dengan menjaga transistor tetap aktif setiap saat. Ini berarti bahwa kita harus mempertahankan arus yang melalui basis untuk seluruh periode sinyal input. Oleh karena itu, sambungan PN basis-emitor harus selalu dibias maju. Untungnya, hal ini dapat dicapai dengan menggunakan tegangan bias konstan yang ditambahkan ke sinyal input. Dengan menghubungkan sumber tegangan DC level cukup tinggi secara seri dengan sumber sinyal tegangan AC, bias maju dapat dipertahankan di semua titik gelombang sinus sinyal (Gambar di bawah).

Dengan adanya sumber tegangan bias 2,3 volt, transistor tetap dalam mode aktif sepanjang periode gelombang sinus, mereproduksi bentuk gelombang pada speaker dengan benar (gambar di atas). Perhatikan bahwa tegangan input (diukur antara node 1 dan 0) berfluktuasi antara sekitar 0,8 volt dan 3,8 volt, seperti yang diharapkan, puncak ke puncak adalah 3 volt (amplitudo tegangan sumber adalah 1,5 volt). Arus keluaran (yang mengalir melalui speaker) bervariasi dari nol hingga hampir 300 mA dan berbeda fase 180° dengan sinyal masukan (dari mikrofon).

Gambar di bawah menunjukkan tampilan lain dari rangkaian yang sama, kali ini dengan beberapa osiloskop yang dihubungkan ke tempat tujuan untuk menampilkan sinyal yang sesuai.

Bagian yang penting adalah perlunya bias pada rangkaian penguat transistor untuk mendapatkan reproduksi bentuk gelombang penuh. Bagian terpisah dari bab ini akan sepenuhnya dikhususkan untuk objek dan metode perpindahan. Pada saat ini Cukup dipahami bahwa bias mungkin diperlukan untuk mendapatkan bentuk tegangan dan arus yang benar pada keluaran penguat.

Sekarang kita memiliki rangkaian penguat yang berfungsi, kita dapat memeriksa tegangan, arus, dan penguatannya. Transistor tipikal yang digunakan dalam penelitian ini memiliki nilai β = 100, sebagaimana dibuktikan dengan cetakan singkat parameter transistor di bawah ini (daftar parameter ini telah dipersingkat agar singkatnya).

Parameter transistor bipolar SPICE:

Tipe npn adalah 1.00E-16 bf 100.000 nf 1.000 br 1.000 nr 1.000

β tercantum di bawah singkatan "bf", yang sebenarnya berarti "beta, teruskan". Jika kita ingin memasukkan koefisien β kita sendiri untuk penelitian ini, kita dapat melakukannya di baris .model di netlist SPICE.

Karena β adalah rasio arus kolektor terhadap arus basis, dan kita memiliki beban seri dengan kolektor transistor dan sumber kita seri dengan basis, rasio arus keluaran terhadap arus masukan akan menjadi beta. Jadi penguatan arus pada contoh penguat ini adalah 100.

Penguatan tegangan sedikit lebih sulit dihitung dibandingkan penguatan arus. Seperti biasa, penguatan tegangan didefinisikan sebagai rasio tegangan keluaran terhadap tegangan masukan. Untuk menentukan hal ini secara eksperimental, kami akan memodifikasi analisis SPICE terakhir kami untuk memplot bukan arus keluaran, tetapi tegangan keluaran, untuk membandingkan dua plot tegangan (gambar di bawah).

Penguat common-emitor vinput 1 5 sin (0 1,5 2000 0 0) vbias 5 0 dc 2,3 r1 1 2 1k q1 3 2 0 mod1 rspkr 3 4 8 v1 4 0 dc 15 .model mod1 npn .tran 0,02m 0,78m .plot tran v(1,0) v(3) .akhir Tegangan keluaran V(1) pada resistor r speaker untuk perbandingan dengan sinyal masukan

Jika diplot pada skala yang sama (dari 0 hingga 4 volt), kita melihat bahwa sinyal keluaran pada gambar di atas memiliki amplitudo yang lebih kecil daripada sinyal masukan, dan juga lebih besar. tingkat tinggi offset dibandingkan dengan sinyal input. Karena penguatan tegangan untuk penguat AC ditentukan oleh rasio amplitudo, kita dapat mengabaikan perbedaan offset DC antara kedua sinyal. Meskipun demikian, sinyal masukan masih lebih besar dari sinyal keluaran, yang menunjukkan bahwa penguatan tegangan kurang dari 1 (dB negatif).

Sejujurnya yang ini koefisien rendah Penguatan tegangan tidak umum untuk semua amplifier emitor umum. Hal ini merupakan konsekuensi dari ketidaksesuaian yang besar antara impedansi masukan dan impedansi beban. Kita impedansi masukan(R1) disini 1000 ohm dan beban (speaker) hanya 8 ohm. Karena penguatan arus hanya ditentukan oleh β, dan karena parameter β ini tetap, penguatan arus untuk penguat ini tidak akan berubah dengan adanya perubahan pada salah satu resistansi ini. Namun, penguatan tegangan bergantung pada resistansi ini. Jika kita mengubah resistansi beban, menjadikannya lebih besar, penurunan tegangan pada beban tersebut akan meningkat secara proporsional pada nilai arus yang sama, dan kita akan melihat sinyal dengan amplitudo lebih besar pada grafik. Mari kita coba simulasikan rangkaiannya lagi, tapi kali ini dengan beban 30 ohm (gambar di bawah).

Penguat common-emitor vinput 1 5 sin (0 1,5 2000 0 0) vbias 5 0 dc 2,3 r1 1 2 1k q1 3 2 0 mod1 rspkr 3 4 30 v1 4 0 dc 15 .model mod1 npn .tran 0,02m 0,78m .plot tran v(1,0) v(3) .akhir Meningkatkan speaker hingga 30 ohm akan meningkatkan tegangan output

Kali ini ayunan tegangan keluaran jauh lebih besar dari itu tegangan masukan(gambar di atas). Setelah diperiksa lebih dekat, kita melihat bahwa ayunan sinyal keluaran kira-kira 9 volt, sekitar 3 kali ayunan sinyal masukan.

Kita bisa melakukan satu lagi analisis komputer rangkaian ini, kali ini menginstruksikan SPICE dalam kaitannya dengan tegangan AC, memberi kita nilai amplitudo tegangan input dan output, bukan bentuk gelombang (tabel di bawah).

Netlist SPICE untuk mencetak nilai input dan output tegangan AC.

Penguat common-emitor vinput 1 5 ac 1,5 vbias 5 0 dc 2,3 r1 1 2 1k q1 3 2 0 mod1 rspkr 3 4 30 v1 4 0 dc 15 .model mod1 npn .ac lin 1 2000 2000 .print ac v(1,0 ) v(4,3) .frekuensi akhir v(1) v(4,3) 2.000E+03 1.500E+00 4.418E+00

Pengukuran amplitudo sinyal input dan output menunjukkan 1,5 volt pada input dan 4,418 volt pada output. Ini memberi kita penguatan tegangan sebesar 2,9453 (4,418 V / 1,5 V), atau 9,3827 dB.

Sejak keuntungan saat ini untuk tahap penguat dengan emitor bersama tetap dan sama dengan , dan tegangan masukan dan keluaran akan sama dengan arus masukan dan keluaran dikalikan dengan resistansi yang sesuai, kita dapat memperoleh rumus untuk perkiraan penentuan penguatan tegangan:

Seperti yang Anda lihat, penguatan tegangan yang dihitung cukup dekat dengan hasil simulasi. Dengan perilaku transistor linier sempurna, kedua kumpulan nilai ini akan sama persis. SPICE melakukannya kerja cerdas mempertimbangkan banyak "keanehan" pengoperasian transistor bipolar ketika menganalisisnya, oleh karena itu, terdapat sedikit perbedaan antara nilai yang dihitung dan hasil simulasi.

Penguatan tegangan ini tetap sama di mana pun kita mengukur tegangan keluaran dalam rangkaian: antara kolektor dan emitor atau melintasi resistor beban, seperti yang kita lakukan pada analisis terakhir. Mengubah nilai tegangan keluaran untuk apa pun menetapkan nilai tegangan masukan akan tetap tidak berubah. Sebagai bukti pernyataan tersebut, perhatikan dua analisis SPICE berikut. Simulasi pertama pada gambar di bawah ini dilakukan dalam domain waktu untuk memperoleh plot tegangan masukan dan keluaran. Anda akan melihat bahwa kedua sinyal keluar fase 180°. Simulasi kedua pada tabel di bawah ini adalah analisis tegangan AC, yang secara sederhana memberikan pembacaan tegangan puncak untuk input dan output.

Daftar senyawa SPICE untuk analisis pertama:

Penguat common-emitor vinput 1 5 sin (0 1,5 2000 0 0) vbias 5 0 dc 2,3 r1 1 2 1k q1 3 2 0 mod1 rspkr 3 4 30 v1 4 0 dc 15 .model mod1 npn .tran 0,02m 0,74m .plot tran v(1,0) v(3,0) .akhir Tahap penguat emitor umum dengan speaker R memperkuat sinyal tegangan

Daftar koneksi SPICE untuk analisis AC:

Penguat common-emitor vinput 1 5 ac 1,5 vbias 5 0 dc 2,3 r1 1 2 1k q1 3 2 0 mod1 rspkr 3 4 30 v1 4 0 dc 15 .model mod1 npn .ac lin 1 2000 2000 .print ac v(1,0 ) v(3,0) .frekuensi akhir v(1) v(3) 2.000E+03 1.500E+00 4.418E+00

Kita masih mempunyai tegangan keluaran puncak sebesar 4,418 volt dengan tegangan masukan puncak 1,5 volt. Perbedaannya dengan data simulasi terakhir adalah pada simulasi pertama kita dapat melihat fasa tegangan keluaran.

Sejauh ini, pada contoh rangkaian yang ditunjukkan pada bagian ini, kami hanya menggunakan transistor NPN. Transistor PNP juga dapat digunakan di semua jenis rangkaian tahap penguat selama polaritas dan arah arusnya benar, dan rangkaian emitor bersama tidak terkecuali. Pembalikan dan penguatan sinyal keluaran penguat pada transistor PNP mirip dengan penguat pada transistor NPN, hanya polaritas baterainya yang berlawanan (gambar di bawah).

Mari kita rangkum:

• Tahapan penguat transistor emitor umum dinamakan demikian karena tegangan masukan dan keluaran mempunyai titik sambungan yang sama ke transistor - emitor (tidak termasuk catu daya apa pun).
• Transistor pada dasarnya adalah perangkat arus konstan: mereka tidak dapat secara langsung menangani tegangan atau arus yang berubah arah. Agar dapat bekerja memperkuat sinyal tegangan AC, sinyal masukan harus dibiaskan tegangan konstan untuk menjaga transistor dalam mode aktif sepanjang periode gelombang sinus sinyal. Ini disebut offset.
• Jika tegangan keluaran dalam rangkaian penguat common emitor diukur antara emitor dan kolektor, tegangan tersebut akan berbeda fasa 180° dengan tegangan masukan. Jadi, penguat common emitor disebut rangkaian penguat pembalik.
• Penguatan arus penguat transistor common-emitor dengan beban dihubungkan seri dengan kolektor adalah β. Penguatan tegangan penguat transistor common-emitor dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
  \
  dimana Rout adalah resistor yang dihubungkan secara seri dengan kolektor; dan Rin adalah resistor yang dihubungkan seri dengan basis.

Transistor, sebagai perangkat semikonduktor dengan tiga elektroda (emitor, basis, kolektor), dapat dihidupkan dengan tiga cara utama (Gbr. 3.1 - 3.6). Seperti yang Anda ketahui, sinyal input masuk ke amplifier melalui dua kabel; Sinyal keluaran juga disalurkan melalui dua kabel. Akibatnya, untuk perangkat penguat tiga elektroda, ketika sinyal masukan disuplai dan sinyal keluaran diterima melalui dua kabel, salah satu elektroda pasti akan digunakan bersama. Menurut elektroda mana dalam rangkaian sambungan transistor yang umum, tiga rangkaian sambungan utama dibedakan: dengan emitor bersama (CE), kolektor bersama (CC) dan basis bersama(TENTANG).

Beras. 3.1. Rangkaian emitor bersama (CE).

Beras. 3.2. Sirkuit dengan kolektor umum (OK)

Pilihan praktis untuk rangkaian switching transistor struktur p-p-p dan p-p-p ditunjukkan pada Gambar. 3.1 - 3.6. Sebagai berikut dari perbandingan gambar, rangkaian ini identik dan hanya berbeda pada polaritas tegangan yang disuplai.

Untuk menentukan resistansi masukan (RBX.) dan keluaran (RBbix.) dari masing-masing rangkaian switching, serta faktor amplifikasi arus (K,), tegangan (Ki) dan daya (KR=K|ХKi), dihitung dan nilai eksperimen dan rumus diberikan pada tabel 3.1 dan 3.2.

Tabel dengan rumus diberikan untuk perhitungan perkiraan, dan untuk penilaian awal, utama dan perbandingan sifat-sifat rangkaian utama untuk menghubungkan transistor, tabel kedua dengan perkiraan numerik dimaksudkan.

Beras. 3.3. Skema basis umum (CB).

Sebutan pada tabel tersebut adalah sebagai berikut: RH - tahanan beban; R3 - resistansi emitor atau rasio perubahan tegangan pada persimpangan emitor dengan perubahan arus emitor dalam mode hubungan pendek di sirkuit keluaran AC; RB - resistansi basis atau rasio perubahan tegangan antara emitor dan basis terhadap perubahan arus kolektor dalam mode kecepatan menganggur sirkuit masukan AC; a adalah penguatan arus untuk rangkaian dengan basis bersama; p adalah penguatan arus untuk rangkaian dengan emitor bersama.

Beras. 3.4. Rangkaian emitor bersama (CE).

Beras. 3.5. Sirkuit dengan kolektor umum (OK)

Beras. 3.6. Skema basis umum (CB).

Paling sering di skema praktis gunakan mode peralihan transistor dengan emitor bersama (yang memiliki penguatan daya tertinggi).

Pengikut emitor (rangkaian kolektor umum) digunakan untuk mencocokkan impedansi keluaran yang tinggi dari sumber sinyal dengan impedansi masukan yang rendah dari beban. Untuk membangun penguat frekuensi tinggi (memiliki impedansi masukan rendah), digunakan rangkaian dengan basis yang sama.

Tergantung pada keberadaan, polaritas dan besarnya potensi pada elektroda transistor, beberapa mode operasinya dibedakan. Saturasi - transistor terbuka, tegangan pada sambungan K-E minimal, arus yang melalui sambungan maksimum. Cutoff - transistor tertutup, tegangan pada sambungan K-E maksimum, arus yang melalui transisi minimum. Aktif - perantara antara mode saturasi dan cutoff. Terbalik - ditandai dengan penerapan polaritas tegangan operasi terbalik (terbalik) ke elektroda transistor.

Dalam rangkaian switching yang hanya memiliki dua keadaan: hidup (resistensi elemen kunci mendekati nol) dan mati (resistansi elemen kunci cenderung tak terhingga), mode saturasi dan cutoff digunakan. Mode aktif banyak digunakan untuk memperkuat sinyal. Modus terbalik Mereka jarang digunakan, karena tidak mungkin meningkatkan kinerja rangkaian ketika transistor dihidupkan dengan cara ini.

Untuk memperkirakan nilai elemen RC yang termasuk dalam rangkaian tanpa perhitungan terlebih dahulu (Gbr. 3.1, 3.2, 3.4, 3.5), kita dapat mengambil nilai resistansi pada rangkaian kolektor (emitor) sama dengan beberapa kOhm , dan nilai resistansi pada rangkaian dasar menjadi 30 ...50 kali lebih besar. Dalam hal ini, tegangan pada kolektor (emitor) harus sama dengan setengah tegangan suplai. Untuk rangkaian dengan basis bersama (Gbr. 3.3, 3.6), nilai resistansi R3 biasanya tidak melebihi 0,1... 1 kOhm, nilai resistansi R2 adalah beberapa kOhm.

Nilai kembali resistensi aktif kapasitor C1 - SZ paling banyak frekuensi rendah yang perlu diperkuat harus kira-kira urutan besarnya lebih rendah dari resistansi aktif R1 - R3 yang terhubung dengannya (Gbr. 3.1 - 3.6). Pada prinsipnya, nilai kapasitor ini dapat dipilih dengan margin yang signifikan, tetapi dalam hal ini dimensi kapasitor transisi, biayanya, arus bocor, dan durasinya meningkat. proses sementara dll.

Sebagai contoh, kami memberikan tabel 3.3 untuk definisi cepat nilai reaktansi kapasitor untuk beberapa frekuensi.

Mari kita ingat kembali bahwa reaktansi kapasitor Xc, Ohm, dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Untuk arus searah, reaktansi kapasitor cenderung tak terhingga. Oleh karena itu, untuk amplifier DC (lebih rendah frekuensi pemutusan gain adalah nol), tidak diperlukan kapasitor kopling, dan tindakan khusus harus diambil untuk memisahkan tahapan. Kapasitor pada rangkaian DC setara dengan rangkaian terbuka. Oleh karena itu, ketika membuat rangkaian penguat DC, rangkaian dengan koneksi langsung antara kaskade. Tentu saja, dalam hal ini perlu untuk mengoordinasikan tingkat tegangan antar tahap.

Saat memperkuat arus bolak-balik di rangkaian beban tahap amplifikasi, elemen induktif sering digunakan. Perhatikan bahwa reaktansi induktansi meningkat dengan meningkatnya frekuensi. Oleh karena itu, ketika resistansi beban berubah seiring dengan frekuensi, penguatan kaskade tersebut juga meningkat.

Selain transistor bipolar, elemen yang lebih modern telah tersebar luas - transistor efek medan(Gbr. 3.7 - 3.9).

Beras. 3.7. Rangkaian sumber umum (CS)

Beras. 3.8. Sirkuit Pembuangan Umum (OS).

Dengan analogi dengan rangkaian switching untuk transistor bipolar, transistor efek medan dinyalakan dengan sumber yang sama, saluran pembuangan yang sama, dan gerbang yang sama.

Beras. 3.9. Rangkaian gerbang umum (03)

Hubungan perhitungan utama untuk rangkaian peralihan transistor efek medan diberikan pada Tabel 3.4, di mana S adalah kemiringan karakteristik transistor efek medan, mA/V; R, - resistensi internal transistor.

Perkiraan nilai R1 (Gbr. 3.7 - 3.9) dapat berkisar dari beberapa Ohm hingga beberapa MOhms R2 - beberapa kOhm. Perhatikan bahwa, untuk transistor bipolar, transistor efek medan juga memungkinkan pengoperasian dengan cutoff dan saturasi; mode aktif dan terbalik.

Untuk meningkatkan koefisien transfer arus transistor bipolar, digunakan transistor “komposit” yang dihubungkan menurut rangkaian Darlington (Gbr. 3.10 - 3.13). Gain keseluruhannya agak berbeda dari hasil kali penguatan masing-masing transistor. Pada saat yang sama, stabilitas suhu rangkaian menurun.

Sastra: Shustov M.A. Desain sirkuit praktis (Buku 1), 2003

Mari kita perhatikan rangkaian untuk menghubungkan transistor dengan emitor bersama.
- istilah itu sendiri penyertaan ini sudah berbicara tentang spesifik skema ini. Common emitter, yang disingkat OE, menyiratkan fakta bahwa input dari rangkaian tertentu dan outputnya memiliki emitor yang sama.
Mari kita lihat diagramnya:

pada rangkaian ini kita melihat dua buah catu daya, 1,5 volt pertama digunakan sebagai sinyal input untuk transistor dan keseluruhan rangkaian. Sumber listrik kedua adalah 4,5 volt, perannya untuk memberi daya pada transistor dan seluruh rangkaian. Elemen rangkaian Rн adalah beban transistor atau, lebih sederhananya, konsumen.
Sekarang mari kita telusuri pengoperasian rangkaian ini sendiri: sumber listrik 1,5 volt berfungsi sebagai sinyal input untuk transistor, memasuki basis transistor maka akan membukanya. Jika kita mempertimbangkan siklus penuh lewatnya arus basis, maka akan menjadi seperti ini: arus mengalir dari plus ke minus yaitu berasal dari sumber listrik 1,5 volt yaitu dari terminal +, arus melewati common emitor melewati basis dan menutup sirkuitnya di terminal - baterai 1,5 volt. Pada saat arus melewati basis, transistor terbuka, sehingga memungkinkan sumber daya 4,5 volt kedua memberi daya pada Rн. Mari kita lihat aliran arus dari sumber listrik 4,5 volt yang kedua. Ketika transistor dibuka oleh arus masukan basis, arus mengalir dari sumber listrik 4,5 volt melalui emitor transistor dan meninggalkan kolektor langsung ke beban Rн.
Memperoleh sama dengan rasionya arus kolektor ke arus basis dan biasanya dapat mencapai puluhan hingga beberapa ratus. Transistor yang dihubungkan menurut rangkaian emitor bersama secara teoritis dapat memberikan amplifikasi sinyal maksimum dalam hal daya, dibandingkan dengan opsi lain untuk menghubungkan transistor.
Sekarang perhatikan rangkaian untuk menghubungkan transistor dengan common collector:


Dalam diagram ini kita melihat bahwa terdapat common collector pada input dan output transistor. Oleh karena itu rangkaian ini disebut dengan common collector OK.
Mari kita pertimbangkan operasinya: seperti pada rangkaian sebelumnya, sinyal input tiba di basis (dalam kasus kita ini adalah arus basis) dan membuka transistor. Ketika transistor terbuka, arus dari baterai 4,5 V mengalir dari terminal baterai + melalui beban Rн, masuk ke emitor transistor, melewati kolektor dan mengakhiri lingkarannya. Masukan kaskade dengan koneksi ini OK resistensi yang tinggi, biasanya dari sepersepuluh megaohm hingga beberapa megaohm karena sambungan kolektor transistor memiliki gerbang. Sebaliknya, impedansi keluaran kaskade rendah, sehingga memungkinkan penggunaan kaskade tersebut untuk mencocokkan kaskade sebelumnya dengan beban. Kaskade dengan transistor yang dihubungkan sesuai dengan rangkaian kolektor umum tidak meningkatkan tegangan, tetapi meningkatkan arus (biasanya 10...100 kali). Kami akan kembali ke rincian ini di artikel mendatang, karena tidak mungkin mencakup semuanya dan semua orang sekaligus.
Mari kita perhatikan rangkaian untuk menghubungkan transistor dengan basis yang sama.


Nama OB sudah memberi tahu kita banyak hal - artinya ketika transistor dihidupkan, terdapat basis yang sama mengenai input dan output transistor.
Dalam rangkaian ini, sinyal input disuplai antara basis dan emitor - itulah yang dilayani oleh baterai dengan nilai nominal 1,5 V, arus melewati siklusnya dari positif melalui emitor transistor di sepanjang basisnya, sehingga membuka transistor untuk mengalirkan tegangan dari kolektor ke beban Rн. Resistansi masukan tahap kecil dan biasanya berkisar antara beberapa hingga ratusan ohm, yang disebabkan oleh kelemahan penyertaan transistor yang dijelaskan. Selain itu, untuk pengoperasian kaskade dengan transistor yang dihubungkan sesuai dengan rangkaian basis bersama, diperlukan dua catu daya terpisah, dan penguatan arus kaskade kurang dari satu. Penguatan tegangan kaskade seringkali berkisar antara puluhan hingga beberapa ratus kali lipat.
Di sini kita melihat tiga rangkaian untuk menghubungkan transistor, untuk memperluas pengetahuan saya dapat menambahkan yang berikut ini:
Semakin tinggi frekuensi sinyal yang masuk ke input tahap transistor, semakin rendah keuntungan saat ini.
Persimpangan kolektor transistor memiliki resistansi yang tinggi. Peningkatan frekuensi menyebabkan penurunan kapasitansi reaktif sambungan kolektor, yang menyebabkan shunting yang signifikan dan penurunan sifat amplifikasi tahap.

Transistor dimasukkan ke dalam rangkaian sehingga salah satu terminalnya adalah masukan, terminal kedua adalah keluaran, dan terminal ketiga sama dengan rangkaian masukan dan keluaran. Tergantung pada elektroda mana yang umum, ada tiga rangkaian switching transistor: OB, OE dan OK. Untuk transistor n-p-n dalam rangkaian switching, hanya polaritas tegangan dan arah arus yang berubah. Untuk setiap rangkaian switching transistor, polaritas catu daya harus dipilih sedemikian rupa sehingga sambungan emitor dinyalakan pada arah maju, dan sambungan kolektor dihidupkan pada arah sebaliknya.

Karakteristik statis transistor bipolar

Mode operasi statis transistor adalah mode ketika tidak ada beban pada rangkaian keluaran.

Karakteristik statis transistor adalah ketergantungan tegangan dan arus yang dinyatakan secara grafis dari rangkaian masukan (karakteristik tegangan arus masukan) dan rangkaian keluaran (karakteristik tegangan arus keluaran). Jenis karakteristiknya tergantung pada metode penyalaan transistor.

Ciri-ciri transistor yang dihubungkan sesuai rangkaian

YAITU = f(UEB) dengan UKB = konstanta (a).

IK = f(UKB) dengan IE = konstanta (b).

Karakteristik statis transistor bipolar yang dihubungkan menurut rangkaian OB. Karakteristik arus-tegangan keluaran memiliki tiga bidang karakteristik: 1 – ketergantungan yang kuat dari Ik pada UCB; 2 – lemahnya ketergantungan Ik terhadap UKB; 3 – kerusakan sambungan kolektor. Ciri khas pada wilayah 2 adalah sedikit peningkatannya seiring dengan meningkatnya tegangan UKB.

Ciri-ciri transistor yang dihubungkan menurut rangkaian OE:

Karakteristik masukannya adalah ketergantungan:

IB = f(UBE) dengan UKE = konstanta (b).

Karakteristik keluarannya adalah ketergantungan:

IK = f(UKE) dengan IB = konstanta (a).

Mode operasi transistor bipolar

Transistor dapat beroperasi dalam tiga mode tergantung pada tegangan pada sambungannya. Ketika beroperasi dalam mode aktif, tegangan pada sambungan emitor adalah searah, dan pada sambungan kolektor adalah kebalikannya.

Mode cut-off atau locking dicapai dengan feeding tegangan balik ke kedua persimpangan (kedua persimpangan pn ditutup).

Jika tegangan pada kedua sambungan searah (kedua sambungan pn terbuka), maka transistor beroperasi dalam mode saturasi. Dalam mode cutoff dan mode saturasi, hampir tidak ada kontrol terhadap transistor. Dalam mode aktif, kontrol tersebut dilakukan paling efisien, dan transistor dapat menjalankan fungsi elemen aktif rangkaian listrik - amplifikasi, pembangkitan.

Tahap penguat transistor bipolar

Rangkaian yang paling banyak digunakan adalah rangkaian switching transistor dengan emitor bersama. Elemen utama rangkaian adalah catu daya Ek, elemen yang dikontrol - transistor VT dan resistor Rk. Elemen-elemen ini membentuk rangkaian keluaran tahap penguat, di mana, karena aliran arus yang dikontrol, tegangan bolak-balik yang diperkuat dibuat pada keluaran rangkaian. Elemen lain dari rangkaian memainkan peran pendukung. Kapasitor Cp merupakan kapasitor pemisah. Dengan tidak adanya kapasitor ini pada rangkaian sumber sinyal masukan, arus searah akan tercipta dari sumber listrik Ek.

Resistor RB, termasuk dalam rangkaian dasar, memastikan pengoperasian transistor tanpa adanya sinyal input. Mode diam dipastikan dengan arus basis diam IB = Ek/RB. Menggunakan resistor Rk, tegangan keluaran dibuat. Rк menjalankan fungsi menciptakan tegangan yang bervariasi pada rangkaian keluaran karena aliran arus di dalamnya, dikendalikan melalui rangkaian dasar.

Untuk rangkaian kolektor tahap penguat, kita dapat menulis persamaan keadaan listrik berikut:

Ek = Uke + IkRk,

jumlah penurunan tegangan pada resistor Rк dan tegangan kolektor-emitor Uke transistor selalu sama nilai konstan– EMF sumber listrik Ek.

Proses amplifikasi didasarkan pada konversi energi sumber tegangan konstan Ek menjadi energi tegangan bolak-balik pada rangkaian keluaran dengan mengubah resistansi elemen yang dikontrol (transistor) menurut hukum yang ditentukan oleh sinyal masukan.

5) Apa yang dimaksud dengan transistor efek medan? Jenis apa saja yang ada?

Transistor efek medan (FET) adalah perangkat semikonduktor di mana

regulasi saat ini dilakukan dengan mengubah konduktivitas konduktif

saluran menggunakan medan listrik transversal. Berbeda dengan bipolar

Arus transistor efek medan ditentukan oleh aliran pembawa utama.

Elektroda transistor efek medan disebut sumber (I), saluran (C) dan

rana (Z). Tegangan kontrol diterapkan antara gerbang dan

sengatan listrik Konduktivitas saluran bergantung pada tegangan antara gerbang dan sumber.

la, oleh karena itu, besarnya arus. Dengan demikian, transistor efek medan dapat menjadi

menganggapnya sebagai sumber arus yang dikendalikan oleh tegangan sumber gerbang. UE-

apakah amplitudo perubahan sinyal kontrol cukup besar, resistansinya

Posisi saluran dapat bervariasi dalam batas yang sangat luas. Dalam hal ini adalah lapangan

Transistor dapat digunakan sebagai kunci elektronik.

Secara desain, transistor efek medan dapat dibagi menjadi dua kelompok:

Dengan kontrol persimpangan p–n;

Dengan gerbang logam yang diisolasi dari saluran dengan dielektrik.

Transistor tipe kedua disebut transistor MOS (logam -

dielektrik - semikonduktor). Dalam kebanyakan kasus, dielektrik adalah

silikon dioksida SiO2, itulah sebabnya nama MOS biasanya digunakan

transistor (logam - oksida - semikonduktor). Dalam MOS modern-

Pada transistor, polikristalin sering digunakan untuk membuat gerbang.

silikon. Namun, nama transistor MOS juga digunakan untuk perangkat tersebut.

Konduktivitas saluran transistor efek medan dapat bersifat elektronik

atau lubang. Jika saluran memiliki konduktifitas elektronik, maka transistor

disebut saluran-n. Transistor dengan saluran yang mempunyai lubang pro-

konduktivitas disebut saluran p. Pada transistor MOS, salurannya bisa

habis dalam pembawa atau diperkaya di dalamnya. Dengan demikian, konsep “lapangan

transistor" menggabungkan enam jenis perangkat semikonduktor -

MOSFET menemukan aplikasi yang luas dalam kelistrikan modern

nama panggilan. Di sejumlah bidang, termasuk elektronik digital, hampir seluruhnya tersedia

Ini telah digantikan oleh transistor bipolar. Hal ini dijelaskan oleh poin-229 berikut ini

peringkat. Pertama, transistor efek medan memiliki impedansi masukan yang tinggi

tion dan memastikan konsumsi energi yang rendah. Kedua, MOSFET

menempati area yang jauh lebih kecil pada chip sirkuit terpadu,

daripada bipolar. Oleh karena itu, kepadatan susunan unsur-unsur dalam MOS

sirkuit terpadu jauh lebih tinggi. Ketiga, teknologi produksi

sirkuit terpadu berdasarkan transistor MOS memerlukan operasi yang lebih sedikit,

daripada teknologi pembuatan IC berdasarkan transistor bipolar.

6) Apa itu dioda zener? Jelaskan cara kerjanya. Gambarkan karakteristik arus-tegangannya.

Dioda zener adalah dioda semikonduktor yang menggunakan fitur cabang terbalik dari karakteristik arus-tegangan di daerah kerusakannya untuk bervariasi pada rentang perubahan arus yang luas dengan deviasi tegangan yang relatif kecil. Properti ini banyak digunakan dalam pembuatan perangkat khusus - penstabil tegangan.

Tegangan tembus dioda zener bergantung pada lebarnya p-n-transisi, yang ditentukan oleh resistivitas bahan semikonduktor. Oleh karena itu, terdapat ketergantungan tertentu dari tegangan tembus (yaitu tegangan stabilisasi) pada konsentrasi pengotor.

Dioda zener tegangan rendah dibuat berdasarkan silikon yang sangat didoping. Lebar p-n-transisi dalam hal ini ternyata sangat kecil, dan kuat medan listrik penghalang potensial sangat tinggi, sehingga menciptakan kondisi terjadinya kerusakan terowongan. Dengan lebar yang besar p-n-kerusakan transisi bersifat longsoran salju.

Karakteristik arus-tegangan dioda zener ditunjukkan pada Gambar. 6.1 Arus operasi dioda zener (arus baliknya) tidak boleh melebihi nilai maksimum yang diizinkan untuk menghindari panas berlebih pada struktur semikonduktor dan kegagalannya.

Beras. 6.1. Desain rumah (a), karakteristik tegangan arus dan simbol grafis dioda zener

Fitur penting dari dioda zener adalah ketergantungan tegangan stabilisasinya pada suhu. Pada semikonduktor yang diolah dengan berat, kemungkinan kerusakan terowongan meningkat seiring dengan meningkatnya suhu. Oleh karena itu, tegangan stabilisasi dioda zener tersebut berkurang ketika dipanaskan, yaitu mereka memiliki koefisien suhu tegangan stabilisasi negatif (TCV)

Dalam semikonduktor yang didoping ringan, dengan meningkatnya suhu, jalur bebas rata-rata pembawa berkurang, yang menyebabkan peningkatan tegangan ambang batas di mana kerusakan longsoran dimulai. Dioda zener tersebut memiliki TKN positif. (Gbr. 6.2).

Beras. 6.2. Ketergantungan suhu pada karakteristik arus-tegangan dioda zener

Untuk menghilangkan kelemahan ini dan membuat dioda zener dengan kompensasi suhu, dioda konvensional dihubungkan dalam arah maju secara seri dengan rangkaian dioda zener. Seperti diketahui, untuk dioda konvensional pada arah maju drop tegangannya adalah p-n-transisi berkurang saat dipanaskan. Dan jika secara seri dengan dioda zener (Gbr. 6.3) Anda menyalakan dioda dalam arah maju, di mana , (adalah perubahan penurunan tegangan maju pada dioda ketika dioda dipanaskan), maka Anda hampir dapat mengkompensasi sepenuhnya kesalahan suhu dioda zener.

Beras. 6.3. Kompensasi termal dioda zener

Parameter utama dioda zener:

Batasi parameter dioda zener:

Sirkuit OE memiliki penguatan daya tertinggi, dan oleh karena itu tetap menjadi solusi paling umum untuk amplifier frekuensi tinggi, sistem GPS, GSM, Wi-Fi. Saat ini biasanya digunakan dalam bentuk sirkuit terintegrasi yang sudah jadi (MAXIM, VISHAY, RF Micro Devices), tetapi tanpa mengetahui dasar-dasar pengoperasiannya, hampir tidak mungkin untuk mendapatkan parameter yang diberikan dalam deskripsi sirkuit mikro. Oleh karena itu, dalam merekrut dan mencari karyawan, syarat utamanya adalah pengetahuan tentang prinsip pengoperasian amplifier dengan OE.

Penguat, apa pun itu, (penguat audio, penguat tabung atau penguat frekuensi radio) adalah jaringan empat terminal dimana dua terminal sebagai masukan dan dua terminal sebagai keluaran. Diagram blok menyalakan amplifier ditunjukkan pada Gambar 1.

Elemen penguat utama yaitu transistor hanya mempunyai tiga terminal, sehingga salah satu terminal transistor harus digunakan secara bersamaan untuk menghubungkan sumber sinyal (sebagai terminal masukan) dan untuk menghubungkan beban (sebagai terminal keluaran). Rangkaian common emitter adalah penguat dimana emitor transistor digunakan untuk menghubungkan sinyal input dan beban. Diagram fungsional Penguat dengan transistor yang dihubungkan menurut rangkaian emitor bersama ditunjukkan pada Gambar 2.

Pada diagram ini, garis putus-putus menunjukkan batas-batas penguat yang ditunjukkan pada Gambar 1. Garis tersebut tidak menunjukkan rangkaian daya transistor. Saat ini, rangkaian common emitor praktis tidak digunakan amplifier audio, bagaimanapun, di rangkaian penguat sinyal TV, Amplifier GSM atau amplifier frekuensi tinggi lainnya, dapat diterapkan secara luas. Anda dapat menggunakan dua catu daya untuk memberi daya pada transistor dalam rangkaian emitor bersama, tetapi ini memerlukan dua pengatur tegangan. Pada peralatan bertenaga baterai, hal ini dapat menjadi masalah, jadi biasanya hanya digunakan satu sumber daya. Untuk memberi daya pada amplifier dengan emitor bersama, salah satu rangkaian yang telah kami pertimbangkan mungkin cocok:

• sirkuit yang distabilkan emitor.

Mari kita lihat contoh rangkaian penguat dengan stabilisasi emitor bersama dan mode operasi transistor. Gambar 3 menunjukkan kaskade berdasarkan transistor NPN bipolar, yang dirancang untuk memperkuat frekuensi audio.

Perhitungan elemen skema ini menurut DC dapat ditemukan di artikel. Sekarang kita akan tertarik pada parameter yang dirangkai sesuai dengan rangkaian dengan emitor bersama. Ini yang paling banyak karakteristik penting adalah impedansi input dan output serta penguatan daya. Pada dasarnya karakteristik ini ditentukan oleh parameter transistor.

Impedansi masukan emitor umum

Dalam rangkaian emitor bersama, resistansi masukan transistor adalah R Input HOE dapat ditentukan oleh karakteristik inputnya. Karakteristik ini bertepatan dengan karakteristik arus-tegangan persimpangan pn. Contoh karakteristik masukan transistor silikon (ketergantungan tegangan kamu b dari arus basis SAYA b) ditunjukkan pada Gambar 4.

Seperti dapat dilihat dari gambar ini, resistansi masukan transistor R IOE bergantung pada arus basis SAYA b0 dan ditentukan oleh rumus berikut:

Cara menentukan Δ kamu b0 dan Δ SAYA b0 di sekitar titik operasi transistor pada rangkaian dengan emitor bersama ditunjukkan pada Gambar 5.

Menentukan hambatan menggunakan rumus (1) adalah yang paling banyak dengan cara yang tepat penentuan resistansi masukan. Namun, saat menghitung penguat, kita tidak selalu memiliki transistor yang akan kita gunakan, jadi alangkah baiknya jika kita bisa menghitung resistansi masukan dengan cara analitis. Karakteristik arus-tegangan sambungan pn dapat didekati dengan fungsi eksponensial.

Di mana SAYA b - arus basis pada titik operasi;
kamu bе adalah tegangan dasar pada titik operasi;
SAYA s adalah arus balik dari persimpangan basis-emitor;
— potensi suhu;
k— Konstanta Boltzmann;
Q— muatan elektron;
T— suhu dinyatakan dalam derajat Kelvin.

Dalam persamaan ini, koefisien yang menormalisasi eksponen adalah arus SAYA s, oleh karena itu, semakin akurat penentuannya, semakin baik kecocokan antara karakteristik input nyata dan perkiraan dari transistor. Jika kesatuan pada persamaan (2) diabaikan, maka tegangan pada basis transistor dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Dari ekspresi (1) jelas bahwa resistansi masukan adalah turunan dari tegangan pada basis transistor terhadap arus. Mari kita bedakan ekspresi (3), maka resistansi masukan suatu rangkaian dengan emitor bersama dapat ditentukan dengan rumus berikut:

Namun, grafik karakteristik masukan sebenarnya dari transistor yang dihubungkan dalam rangkaian emitor bersama berbeda dari fungsi eksponensial. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa resistansi ohmik semikonduktor di basis transistor tidak nol, oleh karena itu, pada arus basis transistor yang tinggi dalam rangkaian dengan emitor bersama, resistansi inputnya akan cenderung ke resistansi ohmik. dasar rbb".

Arus masukan dari rangkaian emitor bersama mengalir tidak hanya melalui resistansi masukan transistor, tetapi juga melalui semua resistor rangkaian pembentuk tegangan di dasar transistor. Oleh karena itu, resistansi masukan dari rangkaian emitor bersama didefinisikan sebagai koneksi paralel dari semua resistansi ini. Jalur arus input untuk rangkaian emitor bersama ditunjukkan pada Gambar 6.

Jauh lebih mudah untuk menganalisis rangkaian ini menggunakan rangkaian ekivalen rangkaian masukan, yang hanya menampilkan rangkaian yang dilalui arus masukan dari sumber sinyal. Rangkaian input ekivalen dari rangkaian emitor bersama ditunjukkan pada Gambar 7.

Rangkaian ini dibangun untuk frekuensi menengah dengan menggunakan rangkaian ekuivalen transistor. Pada frekuensi menengah, kapasitansi input transistor tidak berpengaruh, jadi kami tidak menampilkannya pada rangkaian ekivalen. Hambatan kapasitor C3 pada frekuensi menengah mendekati nol, sehingga tidak ada elemen R4C3 pada rangkaian. Elemen R keluar dan H 21× Saya input tidak mempengaruhi rangkaian input dan ditunjukkan pada diagram untuk menampilkan sifat penguatan transistor.

Terakhir, kita dapat menuliskan rumus impedansi masukan rangkaian emitor bersama:

Setelah membuat penguat yang dihitung menggunakan metode di atas, perlu untuk mengukur resistansi masukan rangkaian dengan emitor bersama. Untuk mengukur resistansi input, gunakan rangkaian untuk mengukur resistansi input amplifier, ditunjukkan pada Gambar 8. Pada rangkaian ini, untuk mengukur resistansi input, digunakan generator pengukur tegangan bolak-balik dan dua voltmeter AC frekuensi tinggi (Anda bisa gunakan satu dan lakukan dua pengukuran).

Jika terjadi resistensi R dan akan sama dengan resistansi masukan penguat, tegangan yang ditunjukkan voltmeter AC V2 akan menjadi setengah tegangan V1. Jika tidak memungkinkan untuk mengubah resistensi R dan ketika mengukur impedansi masukan, impedansi masukan penguat dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Impedansi keluaran dari rangkaian emitor bersama

Resistansi keluaran transistor bergantung pada fitur desain transistor, ketebalan alasnya, resistansi volumetrik kolektor. Resistansi keluaran transistor yang dihubungkan dalam rangkaian emitor bersama dapat ditentukan dari karakteristik keluaran transistor. Contoh karakteristik keluaran transistor ditunjukkan pada Gambar 9.

Sayangnya, karakteristik keluaran biasanya tidak diberikan dalam karakteristik transistor modern. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa resistansi keluarannya cukup tinggi dan resistansi keluaran tahap transistor dengan emitor bersama ditentukan oleh resistansi beban. Pada rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 6, ini adalah resistansi resistor R3.

Tanggal pembaruan terakhir berkas 31/05/2018

Literatur:

Bersama dengan artikel "Rangkaian emitor bersama (common-emitter cascade)" baca:

http://situs/Sxemoteh/ShTrzKask/KollStab/

http://situs/Sxemoteh/ShTrzKask/EmitStab/