2 (2706)

( /

1.2.2. Wzmacniacz rezystancyjny (oporowy) ze wspólnym emiterem 1.2.2.1. Wiadomości ogólne

Wzmacniacz ze wspólnym emiterem (WE) jest najczęściej spotykany, gdyż umożliwia większe wzmocnienie mocy niż układy ze wspólną bazą (WB) i wspólnym kolektorem (WC). Impedancje: wejściowa i wyjściowa tego układu są stosunkowo duże i mają zbliżone wartości. Stąd układ WE może pracować w połączeniu kaskadowym o identycznych stopniach ze sprzężeniem pojemnościowym, przy czym wartość wzmocnienia mocy jest zbliżona do wartości maksymalnej osiąganej przy dopasowaniu. Te cechy spowodowały, że układ ze wspólnym emiterem jest korzystniejszy niż układ ze wspólną bazą. Jedyną wadą tego układu jest niniejsza częstotliwość graniczna (częstotliwość, przy której wzmocnienie prądowe zmniejsza się o 3 dB (decybele)). Jeżeli częstotliwość graniczna układu WB wynosi f_a, to w układzie WE Ą - fj{ 1 ⁺ P). Prosty układ wzmacniacza tranzystorowego w układzie ze wspólnym emiterem pokazano na rys. 1.2.

Rys. 1.2. Podstawowy układ wzmacniacza w układzie ze wspólnym emiterem: a) schemat układu, b) przekształcony schemat zastępczy [1]

Punktem odniesienia w przedstawionym układzie jest emiter. Sygnał sterujący e_g ze źródła o rezystancji R_g jest doprowadzony do bazy i emitera, a obciążenie jest włączone do kolektora i emitera. Ściśle biorąc, sygnał u, jest doprowadzony do zacisków wejściowych 1-2, z których jeden jest dołączony do punktu odniesienia (masy), a drugi — oddzielony od bazy kondensatorem C,. Wzmocniony sygnał u₂ jest odbierany z zacisków wyjściowych 3-4.

Włączone w obwodzie sterującym źródło napięcia stałego E_B polaryzuje dodatnio (dla tranzystora NPN) bazę tranzystora. Składową stałą prądu bazy oznaczono Ig. Napięcie U_BE dla tranzystorów germanowych wynosi ok. 0,3 V, a dla tranzystorów krzemowych ok. 0,7 V.

Dla obwodu wejściowego obowiązuje drugie prawo Kirchhoffa w postaci

3

W obwodzie kolektora jest włączone źródło napięcia zasilania E. w ten sposób, że biegun dodatni jest dołączony do rezystora R_c, a biegun ujemny do masy. Biegunowość źródła zasilającego zależy od rodzaju tranzystora: NPN lub PNP. przy czym dla tranzystora PNP źródła E_B i E_z należy włączyć przeciwnie (plus do emitera )i W obwodzie kolektora płynie prąd l_c, którego wartość zależy od | prąd u bazy I_B, napięcia E_z i rezystancji R_c. Zbiór tych wartości określa punkt pracy. Wybór punktu pracy przedstawiono w rozdz. 1.2.2.3.

Dla obwodu wyjściowego, drugie prawo Kirchhoffa ma postać

(f) E_z - R_CI_C + U_CE    (1.2)

Ponadto

1_C = Ma ^{oraz /}z = (^{1 +} Po )^!b    (^L3)

Symbolem P₀ oznaczono statyczny współczynnik wzmocnienia prądowego A_21£.

Przedstawione równania (l.l)-t-(1.3) są podstawowymi dla pracy tranzystora w układzie wzmacniacza i dotyczą składowych stałych.

Analizując działanie wzmacniaczy małych sygnałów, należy pamiętać o wstępnej polaryzacji, która ma istotny wpływ na sygnał wzmocniony. Po ustaleniu punktu pracy należy przeprowadzić analizę wzmacniacza dla składowych zmiennych (oznaczonych małymi literami). Na rys. 1.2b przedstawiono schemat zastępczy dla składowych zmiennych. (Kondensatory C, i C₂ służą do sprzęgania z następnym i poprzednim stopniem, a ich pojemności są dostatecznie duże i dla sygnału zmiennego stanowią reaktancję bliską zeruj Kierunki przepływu prądów zależą od określonej chwilowej polaryzacji źródła e_g. Napięcie stałe (składowa stała) stopnia poprzedniego nie polaryzuje następnego stopnia, gdyż kondensator stanowi bardzo dużą reaktancję dla sygnałów stałych.

Zakładamy, że źródła E_B i E_z są idealne, a więc mają rezystancję wewnętrzną równą zeru. Tranzystor najwygodniej jest opisać za pomocą parametrów macierzy h. Abstrakcyjne źródło napięciowe h_[2e-u₂^]) jest miarą oddziaływania obwodu wyjściowego na obwód wejściowy. Wpływ ten jest niewielki i w dalszych rozważaniach zostanie pominięty. Wartość skuteczna napięcia u_BE, oznaczone przez (/_ski!£ jest więc równa spadkowi napięcia na rezystancji h_ne, czyli

1_^skn£ ⁼ V'T1    -4)

i

Jp'*fi *

Rezystancja wejściowa R_we, mierzona na zaciskach B-E, jest określona stosunkiem iź,/7,

¹¹ h_i/t oznacza parametr macierzy h dla sygnału zmiennego.

ter-

7