מגבר פולט נפוץ - מאפיינים, הטיה, דוגמאות פתורות

תצורה זו מכונה תצורת פולט נפוץ מכיוון שכאן הפולט משמש כמסוף שלילי משותף עבור אות בסיס הקלט ועומס הפלט. במילים אחרות, מסוף הפולט הופך לטרמינל הייחוס לשלבי הקלט והפלט הן (כלומר משותף למסופי הבסיס והן למסופי הקולט).

מגבר פולט נפוץ הוא תצורת הטרנזיסטור הנפוצה ביותר שניתן לראות באיור 3.13 להלן עבור טרנזיסטורי pnp ו- npn.

ביסודו של דבר, כאן משמש מסוף בסיס הטרנזיסטור ככניסה, הקולט מוגדר כפלט, והפולט מחובר לחיבור משותף לשניהם (למשל, אם הטרנזיסטור הוא NPN, ניתן לחבר את הפולט להתייחסות קו הקרקע), מכאן שהוא מקבל את שמו כפולש הנפוץ. עבור FET, המעגל האנלוגי מכונה כמגבר המקור הנפוץ.

מאפייני פולט נפוצים

בדיוק כמו תצורת בסיס משותפת כאן גם שני טווחים של מאפיינים הופכים להיות חיוניים כדי להסביר באופן מלא את אופי מערך הפולט הנפוץ: אחד למעגל הקלט או פולט הבסיס והשני למעגל הפלט או האספן.

שתי קבוצות אלה מוצגות באיור 3.14 להלן:

כיווני הזרימה הנוכחיים לפולט, לקולט ולבסיס מסומנים לפי הכלל המקובל הרגיל.

למרות שהתצורה השתנתה, הקשר לזרימה הנוכחית שנקבעה בתצורת הבסיס המשותפת הקודמת שלנו עדיין חל כאן ללא כל שינוי.

זה עשוי להיות מיוצג כ: אני IS = אני ג + אני ב ואני ג = אני IS .

לתצורה הנוכחית של הפולט הנפוץ שלנו, מאפייני הפלט המצוינים הם ייצוג גרפי של זרם הפלט (I ג ) לעומת מתח יציאה (V. זֶה ) עבור קבוצה נבחרת של ערכי זרם קלט (I ב ).

ניתן לראות במאפייני הקלט תכנון זרם קלט (I ב ) כנגד מתח הכניסה (V. לִהיוֹת ) עבור קבוצה נתונה של ערכי מתח יציאה (V. זֶה )

שימו לב כי המאפיינים באיור 3.14 מציינים את הערך של I ב במיקרו-אמפר, במקום מיליאמפר עבור IC.

כמו כן אנו מגלים כי הקימורים של אני ב אינם אופקיים לחלוטין כמו אלה שהושגו עבורי IS בתצורת הבסיס המשותף, מה שמרמז שלמתח הקולט-לפולט יש את היכולת להשפיע על ערך זרם הבסיס.

ניתן להבין את האזור הפעיל לתצורת הפולט הנפוץ כאותו קטע של הרבע הימני העליון שבבעלות הכמות הגדולה ביותר של ליניאריות, כלומר אותו אזור ספציפי שבו העקומות עבור I ב נוטים להיות כמעט פרושים באופן שווה.

באיור 3.14 א ניתן היה לראות אזור זה בצד ימין של הקו המקווקו האנכי ב- V סזאט ומעל העקומה של אני ב שווה לאפס. האזור משמאל ל- V סזאט ידוע כאזור הרוויה.

בתוך האזור הפעיל של מגבר פולט נפוץ צומת אספן-בסיס יהיה מוטה הפוכה, ואילו צומת פולט-בסיס יהיה מוטה קדימה.

אם אתה זוכר אלה היו בדיוק אותם גורמים שנמשכו באזור הפעיל של ההתקנה הבסיסית המשותפת. האזור הפעיל של תצורת הפולט הנפוץ יכול להיות מיושם לצורך הגברת מתח, זרם או כוח.

אזור הניתוק לתצורת הפולט הנפוץ אינו מאופיין יפה בהשוואה לתצורת הבסיס המשותף. שימו לב כי במאפייני הקולט של איור 3.14 ה- I ג לא ממש מתאים לאפס בזמן שאני ב הוא אפס.

עבור תצורת הבסיס המשותף, בכל פעם שזרם הקלט אני IS במקרה שהוא קרוב לאפס, זרם הקולט הופך לשווה רק לזרם הרוויה ההפוך אני מה , על מנת שהעקומה אני IS = 0 וציר המתח היה אחד, לכל היישומים המעשיים.

ניתן היה להעריך את הסיבה לשינוי זה במאפייני האספנים באמצעות השינויים המתאימים של ה EQ. (3.3) ו- (3.6). כמפורט להלן:

הערכת התרחיש שנדון לעיל, כאשר IB = 0 A, ועל ידי החלפת ערך טיפוסי כמו 0.996 עבור α, אנו מסוגלים להשיג זרם אספן כתוצאה, כפי שמופיע להלן:

אם ניקח בחשבון אני CBO כמו 1 μA, זרם האספן שנוצר עם I ב = 0 A יהיה 250 (1 μA) = 0.25 mA, כפי שמוצג במאפיינים של איור 3.14.

בכל הדיונים העתידיים שלנו, זרם האספן שקבע התנאי שאני ב = 0 μA יקבל את הסימון כפי שנקבע על ידי המשוואה הבאה. (3.9).

ניתן לדמיין את התנאים המבוססים על הזרם החדש שהוקם לעיל באיור 3.15 הבא באמצעות הוראות ההפניה שלו כמפורט לעיל.

כדי לאפשר הגברה עם מינימום עיוותים במצב הפולט הנפוץ, הניתוק נקבע על ידי זרם הקולט I ג = אני מנכ'ל.

זה אומר האזור שמתחת לי ב יש להימנע מ- 0 μA על מנת להבטיח פלט נקי ולא מעוות מהמגבר.

כיצד עובדים מעגלים פולטים נפוצים

במקרה שתרצה שהתצורה תעבוד כמו מתג לוגי, למשל עם מעבד, התצורה תציג כמה נקודות עניין מעניינות: ראשית כנקודת הניתוק, והשנייה כאזור הרוויה.

הקיצוץ עשוי להיות מוגדר באופן אידיאלי ל- I ג = 0 mA עבור ה- V שצוין זֶה מתח.

מאז אני מנכ'ל i בדרך כלל די קטן עבור כל ה- BJT של הסיליקון, ניתן ליישם את החיתוך לפעולות החלפה כאשר אני ב = 0 μA או אני ג = אני מנכ'ל

אם אתה זוכר את תצורת הבסיס המשותפת, קבוצת מאפייני הקלט הוקמה בערך באמצעות קו שווה ערך שמוביל לתוצאה V לִהיוֹת = 0.7 וולט, לכל הרמות של אני IS שהיה גדול מ- 0 mA

אנו יכולים ליישם את אותה שיטה גם עבור תצורה של פולט נפוץ, שתייצר את המקבילה המשוערת כמתואר באיור 3.16.

איור 3.16 מקבילה חלקית-ליניארית למאפייני הדיודות באיור 3.14 ב.

התוצאה תואמת או הניכוי הקודם שלנו לפיו מתח הפולט הבסיסי ל- BJT באזור הפעיל או במצב ON יהיה 0.7V, וזה יתוקן ללא קשר לזרם הבסיס.

דוגמה מעשית נפתרה 3.2

כיצד להטות מגבר נפוץ-פולט

הטיה של מגבר פולט נפוץ כראוי יכול להיות מוגדר באותו אופן שבו הוא מיושם עבור רשת בסיס משותף .

נניח שהיה לך טרנזיסטור npn בדיוק כפי שצוין באיור 3.19 א, ורצית לאכוף הטיה נכונה דרכו, כדי להקים את ה- BJT באזור הפעיל.

לשם כך תידרש לציין תחילה את ה- I IS כיוון כפי שהוכח על ידי סימני החץ בסמל הטרנזיסטור (ראה איור 3.19 ב). לאחר מכן, תידרש לקבוע את ההוראות האחרות בקפידה בהתאם ליחסי החוק הנוכחיים של קירכהוף: אני ג + אני ב = אני IS.

לאחר מכן, עליך להציג את קווי האספקה ​​עם קוטביות נכונים המשלימים את כיווני I ב ואני ג כפי שצוין באיור 3.19 ג, ולבסוף מסיימים את ההליך.

באופן דומה PJP BJT יכול להיות מוטה גם במצב הפולט הנפוץ שלו, בשביל זה אתה פשוט צריך להפוך את כל הקוטביות של איור 3.19.

יישום אופייני:

מגבר מתח בתדר נמוך

איור סטנדרטי של השימוש במעגל מגבר רגיל-פולט מוצג להלן.

המעגל המצויד בזרם AC מתפקד כמו מגבר הרמה. במצב זה, ירידת המתח של פולט הבסיס אמורה להיות סביב 0.7 וולט.

קבל הקלט C נפטר מכל אלמנט DC של הקלט, ואילו הנגדים R1 ו- R2 משמשים להטיית הטרנזיסטור כדי לאפשר לו להיות במצב פעיל לכל טווח הקלט. הפלט הוא שכפול הפוך של רכיב ה- AC של הקלט אשר הוגבר על ידי היחס RC / RE והועבר דרך מדד שהוחלט על ידי כל 4 הנגדים.

בשל העובדה שבדרך כלל RC הוא די מסיבי, עכבת הפלט במעגל זה יכולה להיות ממש משמעותית. כדי למזער דאגה זו, RC נשמר קטן ככל שיהיה בתוספת המגבר מלווה במאגר מתח כגון חסיד פולט.

מעגלי תדרים רדיו

מגברים עם פולט נפוץ משמשים לפעמים גם ב מעגלי תדר רדיו , כמו למשל להגביר אותות חלשים שהתקבלו דרך אנטנה. במקרים כאלה זה מוחלף בדרך כלל על ידי נגד העומס הכולל מעגל מכוון.

ניתן להשיג זאת כדי להגביל את רוחב הפס לאיזה פס דק שמורכב לאורך תדר ההפעלה הרצוי.

יותר מכך בנוסף, הוא מאפשר למעגל לעבוד בתדרים גדולים יותר מכיוון שהמעגל המכוון מאפשר לו להדהד את כל הקיבולים הבין-אלקטרודיים והפעלת דרך, שבדרך כלל אוסרים על תגובת התדר. פולטנים נפוצים עשויים להיות בשימוש נרחב גם כמגברים עם רעש נמוך.