Penguat Common Emitter - Karakteristik, Biasing, Contoh-contoh Terpecahkan

Konfigurasi ini dikenal sebagai konfigurasi common-emitter karena di sini emitor digunakan sebagai terminal negatif bersama untuk sinyal basis masukan dan beban keluaran. Dengan kata lain, terminal emitor menjadi terminal referensi untuk tahap input dan output (artinya umum untuk terminal basis dan kolektor).

Penguat Common Emitter adalah konfigurasi transistor yang paling umum digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.13 di bawah ini untuk transistor pnp dan npn.

Pada dasarnya, di sini terminal basis transistor digunakan sebagai input, kolektor dikonfigurasi sebagai output, dan emitor disambungkan ke keduanya (misalnya, jika transistor adalah NPN, emitor dapat digabungkan ke referensi jalur ground), maka itu mendapatkan namanya sebagai emitor biasa. Untuk FET, rangkaian analog disebut sebagai penguat sumber umum.

Karakteristik Emitor Umum

Seperti konfigurasi dasar umum di sini juga dua rentang karakteristik lagi-lagi menjadi penting untuk sepenuhnya menjelaskan sifat pengaturan emitor-umum: satu untuk rangkaian input atau basis-emitor dan yang berikutnya untuk rangkaian keluaran atau kolektor-emitor.

Kedua set ini ditunjukkan pada Gambar 3.14 di bawah ini:

Arah aliran arus untuk emitor, kolektor dan basis ditunjukkan sesuai aturan konvensional standar.

Meskipun, konfigurasinya telah berubah, hubungan untuk aliran arus yang dibuat di konfigurasi basis umum kita sebelumnya masih berlaku di sini tanpa modifikasi apa pun.

Ini dapat direpresentasikan sebagai: saya AKU S = Saya C + Saya B dan saya C = Saya AKU S .

Untuk konfigurasi common-emitter kita saat ini, karakteristik keluaran yang ditunjukkan adalah representasi grafis dari arus keluaran (I C ) versus tegangan keluaran (V. INI ) untuk sekumpulan nilai arus masukan yang dipilih (I B ).

Karakteristik masukan dapat dilihat sebagai penggambaran arus masukan (I B ) terhadap tegangan input (V. MENJADI ) untuk satu set nilai tegangan output (V. INI )

Perhatikan bahwa karakteristik Gambar 3.14 menunjukkan nilai I B di mikroampere, bukan miliampere untuk IC.

Juga kami menemukan bahwa kurva I B tidak horizontal sempurna seperti yang dicapai untuk saya AKU S dalam konfigurasi basis-umum, yang menyiratkan bahwa tegangan kolektor-ke-emitor memiliki kemampuan untuk mempengaruhi nilai arus basis.

Wilayah aktif untuk konfigurasi pemancar-bersama dapat dipahami sebagai bagian dari kuadran kanan atas yang memiliki jumlah linieritas terbesar, yang berarti, area spesifik tempat kurva untuk I B cenderung lurus dan merata.

Pada Gambar 3.14a, wilayah ini dapat dilihat di sisi kanan garis putus-putus vertikal di V. Cesate dan melewati kurva I B sama dengan nol. Wilayah di sebelah kiri V Cesate dikenal sebagai wilayah saturasi.

Di dalam wilayah aktif penguat common-emitor, sambungan kolektor-basis akan bias balik, sedangkan sambungan basis-emitor akan bias maju.

Jika Anda ingat ini adalah faktor yang persis sama yang bertahan di wilayah aktif pengaturan basis umum. Wilayah aktif dari konfigurasi common-emitter dapat diimplementasikan untuk tegangan, arus, atau penguatan daya.

Wilayah cutoff untuk konfigurasi common-emitter tampaknya tidak dikarakterisasi dengan baik dibandingkan dengan konfigurasi common-base. Perhatikan bahwa dalam karakteristik kolektor Gambar 3.14 I C tidak benar-benar sesuai dengan nol sementara I B adalah nol.

Untuk konfigurasi common-base, setiap kali arus input I AKU S kebetulan mendekati nol, arus kolektor menjadi sama hanya dengan arus saturasi balik I APA , agar kurva I AKU S = 0 dan sumbu tegangan adalah satu, untuk semua aplikasi praktis.

Penyebab variasi dalam karakteristik kolektor dapat dievaluasi dengan modifikasi Persamaan yang sesuai. (3.3) dan (3.6). seperti yang diberikan di bawah ini:

Menilai skenario yang dibahas di atas, di mana IB = 0 A, dan dengan mengganti nilai tipikal seperti 0,996 untuk α, kita dapat mencapai arus kolektor resultan seperti yang dinyatakan di bawah ini:

Jika kita menganggap saya CBO sebagai 1 μA, arus kolektor yang dihasilkan dengan I B = 0 A akan menjadi 250 (1 μA) = 0,25 mA, seperti yang direproduksi dalam karakteristik Gambar 3.14.

Dalam semua diskusi kita di masa depan, arus kolektor dibentuk oleh kondisi I B = 0 μA akan memiliki notasi sebagaimana ditentukan oleh Persamaan berikut. (3.9).

Kondisi berdasarkan arus yang baru terbentuk di atas dapat divisualisasikan pada Gambar 3.15 berikut menggunakan arah referensi seperti yang dijelaskan di atas.

Untuk mengaktifkan amplifikasi dengan distorsi minimum dalam mode emitor umum, pemotongan ditetapkan oleh arus kolektor I C = Saya CEO.

Artinya area tepat di bawah I B = 0 μA harus dihindari untuk memastikan output yang bersih dan tidak terdistorsi dari amplifier.

Bagaimana Sirkuit Common Emitter Bekerja

Jika Anda ingin konfigurasi berfungsi seperti sakelar logika, misalnya dengan mikroprosesor, konfigurasi akan menampilkan beberapa tempat operasi yang diminati: pertama sebagai titik potong, dan yang lainnya sebagai wilayah saturasi.

Batas waktu idealnya ditetapkan pada I C = 0 mA untuk V yang ditentukan INI tegangan.

Sejak I CEO i Biasanya cukup kecil untuk semua BJT silikon, pemotongan dapat diterapkan untuk beralih tindakan ketika saya B = 0 μA atau I C = Saya CEO

Jika Anda ingat di konfigurasi basis umum, himpunan karakteristik masukan kira-kira ditetapkan melalui garis lurus yang setara yang mengarah ke hasil V MENJADI = 0,7 V, untuk semua level I AKU S yang lebih besar dari 0 mA

Kita dapat menerapkan metode yang sama untuk konfigurasi common-emitter juga, yang akan menghasilkan perkiraan ekuivalen seperti yang digambarkan pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16 Setara sedikit-linier untuk karakteristik dioda pada Gambar 3.14b.

Hasilnya sesuai dengan atau pengurangan kami sebelumnya yang menurutnya tegangan basis emitor untuk BJT dalam wilayah aktif atau status ON akan menjadi 0,7V, dan ini akan diperbaiki terlepas dari arus basis.

Contoh Praktis yang Dipecahkan 3.2

Bagaimana Membuat Bias pada Amplifier Common-Emitter

Biasing penguat common-emitter dengan tepat dapat dibuat dengan cara yang sama seperti yang diterapkan untuk jaringan basis umum .

Misalkan Anda memiliki transistor npn seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.19a, dan ingin menerapkan bias yang benar melaluinya, untuk menetapkan BJT di wilayah aktif.

Untuk ini, Anda harus terlebih dahulu menunjukkan I AKU S arah yang dibuktikan dengan tanda panah pada simbol transistor (lihat Gambar 3.19b). Setelah ini, Anda perlu menetapkan arah lain saat ini secara ketat sesuai dengan hubungan hukum Kirchhoff saat ini: I C + Saya B = Saya AKU S.

Selanjutnya, Anda harus memasukkan jalur suplai dengan polaritas yang benar melengkapi arah I B dan saya C seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.19c, dan akhirnya menyimpulkan prosedurnya.

Dengan cara yang sama, pnp BJT dapat juga bias dalam mode emitor umum, untuk ini Anda hanya perlu membalikkan semua polaritas pada Gambar 3.19

Aplikasi Khas:

Penguat tegangan frekuensi rendah

Ilustrasi standar penggunaan rangkaian penguat common-emitor ditunjukkan di bawah ini.

Rangkaian berpasangan AC berfungsi seperti penguat level-shifter. Dalam situasi ini, penurunan tegangan basis-emitor seharusnya sekitar 0,7 volt.

Kapasitor input C menghilangkan elemen DC apa pun dari input, sedangkan resistor R1 dan R2 digunakan untuk membiaskan transistor agar dapat berada dalam kondisi aktif untuk seluruh jajaran input. Output adalah replikasi terbalik dari komponen AC dari input yang telah didorong oleh rasio RC / RE dan dipindahkan melalui ukuran yang ditentukan oleh semua 4 resistor.

Karena RC biasanya cukup besar, impedansi keluaran pada rangkaian ini bisa sangat besar. Untuk meminimalkan kekhawatiran ini, RC dijaga sekecil mungkin ditambah penguat yang disertai dengan buffer tegangan seperti pengikut emitor.

Sirkuit Frekuensi Radio

Amplifier emitor umum terkadang juga digunakan dalam sirkuit frekuensi radio , seperti memperkuat sinyal lemah yang masuk melalui antena. Dalam kasus seperti ini biasanya diganti dengan resistor beban yang mencakup rangkaian yang disetel.

Ini dapat dicapai untuk membatasi bandwidth ke beberapa pita tipis yang terstruktur di seluruh frekuensi operasi yang diinginkan.

Lebih penting lagi, ini memungkinkan rangkaian untuk bekerja pada frekuensi yang lebih besar karena rangkaian yang disetel memungkinkannya untuk beresonansi dengan kapasitansi antar-elektroda dan run-a-way, yang umumnya melarang respons frekuensi. Pemancar umum juga dapat digunakan secara luas sebagai penguat kebisingan rendah.