مضخم الباعث المشترك - الخصائص ، والانحياز ، والأمثلة التي تم حلها

يُعرف هذا التكوين بتكوين الباعث المشترك لأنه يتم استخدام الباعث هنا كمحطة سالبة مشتركة لإشارة قاعدة الإدخال وحمل الإخراج. بمعنى آخر ، يصبح طرف الباعث هو المحطة المرجعية لكل من مرحلتي الإدخال والإخراج (وهذا يعني أنه مشترك بين طرفي القاعدة والمجمع).

مضخم الباعث الشائع هو تشكيل الترانزستور الأكثر استخدامًا والذي يمكن رؤيته في الشكل 3.13 أدناه لكل من الترانزستورات pnp و npn.

بشكل أساسي ، يتم استخدام محطة قاعدة الترانزستور هنا كمدخل ، ويتم تكوين المجمع كإخراج ، ويكون الباعث سلكيًا مشتركًا لكليهما (على سبيل المثال ، إذا كان الترانزستور هو NPN ، فقد يتم ربط الباعث بمرجع الخط الأرضي) ، ومن ثم حصل على اسمه باعتباره الباعث المشترك. بالنسبة إلى FET ، يُطلق على الدائرة المماثلة اسم مكبر الصوت المشترك.

خصائص الباعث المشترك

تماما مثل تكوين قاعدة مشتركة هنا أيضًا أصبح نطاقتان من الخصائص ضروريان مرة أخرى لشرح طبيعة إعداد الباعث المشترك بشكل كامل: أحدهما لدائرة الإدخال أو الباعث الأساسي والآخر لدائرة الإخراج أو المجمع-الباعث.

يتم عرض هاتين المجموعتين في الشكل 3.14 أدناه:

يشار إلى اتجاهات التدفق الحالية للباعث والمجمع والقاعدة وفقًا للقاعدة التقليدية القياسية.

على الرغم من أن التكوين قد تغير ، إلا أن العلاقة للتدفق الحالي الذي تم إنشاؤه في التكوين الأساسي المشترك السابق الخاص بنا لا تزال سارية هنا دون أي تعديلات.

يمكن تمثيل هذا على النحو التالي: أنا يكون = أنا ج + أنا ب و انا ج = أنا يكون .

بالنسبة لتكوين الباعث المشترك الحالي ، فإن خصائص الإخراج المشار إليها هي تمثيل رسومي لتيار الخرج (I ج ) مقابل جهد الخرج (V هذه ) لمجموعة مختارة من قيم المدخلات الحالية (I. ب ).

يمكن النظر إلى خصائص الإدخال على أنها رسم لمدخلات التيار (I ب ) مقابل جهد الإدخال (V يكون ) لمجموعة معينة من قيم جهد الخرج (V هذه )

لاحظ أن خصائص الشكل 3.14 تشير إلى قيمة I ب في ميكرو أمبير ، بدلاً من مللي أمبير لـ IC.

كما نجد أن منحنيات أنا ب ليست أفقية تمامًا مثل تلك التي تم تحقيقها بالنسبة لي يكون في تكوين القاعدة المشتركة ، مما يعني أن جهد المجمع إلى الباعث لديه القدرة على التأثير على قيمة التيار الأساسي.

يمكن فهم المنطقة النشطة لتكوين الباعث المشترك على أنها ذلك الجزء من الربع الأيمن العلوي الذي يمتلك أكبر قدر من الخطية ، أي تلك المنطقة المحددة حيث منحنيات I ب تميل إلى أن تكون عمليا مستقيمة ومنتشرة بالتساوي.

في الشكل 3.14 أ ، يمكن رؤية هذه المنطقة على الجانب الأيمن من الخط المتقطع الرأسي عند V. سيزات وعلى منحنى أنا ب يساوي الصفر. المنطقة الموجودة على يسار V. سيزات تُعرف باسم منطقة التشبع.

داخل المنطقة النشطة لمكبر الباعث المشترك ، سيكون تقاطع قاعدة المجمع منحازًا عكسيًا ، في حين أن تقاطع القاعدة-الباعث سيكون متحيزًا للأمام.

إذا كنت تتذكر أن هذه كانت بالضبط نفس العوامل التي استمرت في المنطقة النشطة لإعداد القاعدة المشتركة. يمكن تنفيذ المنطقة النشطة لتكوين الباعث المشترك من أجل تضخيم الجهد أو التيار أو القدرة.

لا يبدو أن منطقة القطع لتكوين الباعث المشترك تتميز بشكل جيد مقارنة بتكوين القاعدة المشتركة. لاحظ أنه في خصائص المجمع في الشكل 3.14 ، فإن I ج لا يقابل الصفر حقًا بينما أنا ب هو صفر.

لتكوين القاعدة المشتركة ، كلما دخل التيار I يكون يحدث بالقرب من الصفر ، يصبح تيار المجمع مساويًا فقط لتيار التشبع العكسي I ماذا او ما ، لكي يكون المنحنى أنا يكون = 0 وكان محور الجهد واحدًا ، لجميع التطبيقات العملية.

يمكن تقييم سبب هذا الاختلاف في خصائص المجمع بالتعديلات المناسبة على المعادلات. (3.3) و (3.6). على النحو الوارد أدناه:

بتقييم السيناريو الذي تمت مناقشته أعلاه ، حيث IB = 0 A ، وباستبدال قيمة نموذجية مثل 0.996 لـ α ، يمكننا تحقيق تيار جامع ناتج كما هو معبر عنه أدناه:

إذا اعتبرنا أنا CBO مثل 1 μA ، تيار المجمع الناتج مع I ب = 0 A سيكون 250 (1 μA) = 0.25 مللي أمبير ، كما هو مستنسخ في خصائص الشكل 3.14.

في جميع مناقشاتنا المستقبلية ، تم إنشاء المجمع الحالي من خلال الشرط الأول ب = 0 μA سيكون لها الترميز كما هو محدد بواسطة المعادل التالي. (3.9).

يمكن تصور الظروف المستندة إلى تيار التأسيس الجديد أعلاه في الشكل 3.15 التالي باستخدام اتجاهات مرجعية كما هو موضح أعلاه.

لتمكين التضخيم مع الحد الأدنى من التشوهات في وضع الباعث المشترك ، يتم إنشاء القطع بواسطة تيار المجمع I ج = أنا المدير التنفيذي.

هذا يعني المنطقة الواقعة تحت أنا ب يجب تجنب = 0 μA لضمان إخراج نظيف وغير مشوه من مكبر الصوت.

كيف تعمل دوائر الباعث المشتركة

في حال كنت تريد أن يعمل التكوين كمفتاح منطقي ، على سبيل المثال مع معالج دقيق ، سيقدم التكوين بضع نقاط التشغيل المهمة: أولاً كنقطة قطع ، والأخرى منطقة التشبع.

قد يتم تعيين القطع بشكل مثالي عند I ج = 0 مللي أمبير لـ V المحدد هذه الجهد االكهربى.

منذ أنا الرئيس التنفيذي ط عادةً ما تكون صغيرة جدًا لجميع BJTs من السيليكون ، يمكن تنفيذ القطع لتبديل الإجراءات عندما ب = 0 μA أو أنا ج = أنا المدير التنفيذي

إذا كنت تتذكر في التكوين الأساسي المشترك ، فقد تم إنشاء مجموعة خصائص الإدخال تقريبًا من خلال مكافئ خط مستقيم يؤدي إلى النتيجة V يكون = 0.7 فولت ، لجميع مستويات أنا يكون التي كانت أكبر من 0 مللي أمبير

يمكننا أيضًا تطبيق نفس الطريقة لتشكيلة الباعث المشترك ، والتي ستنتج المكافئ التقريبي كما هو موضح في الشكل 3.16.

شكل 3.16 مكافئ خطي متقطع لخصائص الصمام الثنائي في الشكل 3.14 ب.

تتوافق النتيجة مع أو خصمنا السابق الذي وفقًا له سيكون جهد الباعث الأساسي لـ BJT داخل المنطقة النشطة أو حالة التشغيل 0.7 فولت ، وسيتم إصلاح هذا بغض النظر عن التيار الأساسي.

حل مثال عملي 3.2

كيفية تحيز مضخم الباعث المشترك

يمكن إنشاء انحياز مكبر باعث مشترك بشكل مناسب بنفس الطريقة التي تم بها تنفيذه لـ شبكة القاعدة المشتركة .

لنفترض أن لديك ترانزستور npn تمامًا كما هو موضح في الشكل 3.19 أ ، وأردت فرض انحياز صحيح من خلاله ، من أجل إنشاء BJT في المنطقة النشطة.

لهذا عليك أن تشير أولاً إلى أنا يكون الاتجاه كما ثبت بعلامات الأسهم في رمز الترانزستور (انظر الشكل 3.19 ب). بعد ذلك ، ستحتاج إلى إنشاء الاتجاهات الحالية الأخرى بدقة وفقًا لعلاقة قانون كيرشوف الحالية: ج + أنا ب = أنا يكون.

بعد ذلك ، يتعين عليك تقديم خطوط الإمداد بأقطاب صحيحة تكمل اتجاهات I ب و انا ج كما هو مبين في الشكل 3.19 ج ، واختتم الإجراء أخيرًا.

وبنفس الطريقة ، يمكن أيضًا أن يكون pnp BJT متحيزًا في وضع الباعث المشترك ، لذلك عليك ببساطة عكس جميع القطبية في الشكل 3.19

تطبيق نموذجي:

مضخم الجهد المنخفض التردد

يوضح الشكل التوضيحي القياسي لاستخدام دائرة مضخم الباعث المشترك أدناه.

تعمل الدائرة المقترنة بالتيار المتردد مثل مضخم تغيير المستوى. في هذه الحالة ، من المفترض أن يكون انخفاض جهد القاعدة - الباعث حوالي 0.7 فولت.

يتخلص مكثف الإدخال C من أي عنصر تيار مستمر في الإدخال ، بينما يتم استخدام المقاومات R1 و R2 لتحيز الترانزستور لتمكينه من أن يكون في حالة نشطة لكامل نطاق الإدخال. الناتج هو تكرار مقلوب لمكون التيار المتردد للمدخلات التي تم تعزيزها بواسطة نسبة RC / RE وتم نقلها من خلال مقياس تحدده جميع المقاومات الأربعة.

نظرًا لحقيقة أن RC عادة ما تكون ضخمة جدًا ، فقد تكون مقاومة الخرج في هذه الدائرة كبيرة حقًا. لتقليل هذا القلق ، يتم الحفاظ على RC صغيرًا بقدر ما يمكن أن يكون بالإضافة إلى أن مكبر الصوت مصحوب بمخزن جهد مثل متابع الباعث.

دوائر الترددات الراديوية

مضخمات الباعث المشترك تستخدم أحيانًا أيضًا في دوائر تردد الراديو ، مثل تضخيم الإشارات الضعيفة التي يتم الحصول عليها من خلال هوائي. في مثل هذه الحالات ، يتم استبداله عادةً بمقاوم الحمل الذي يتضمن دائرة مضبوطة.

يمكن تحقيق ذلك لتقييد عرض النطاق الترددي ببعض النطاقات الرقيقة المنظمة عبر تردد التشغيل المطلوب.

بالإضافة إلى ذلك ، فهو يسمح للدائرة بالعمل على ترددات أكبر لأن الدائرة المضبوطة تمكنها من إصدار صدى لأي مكثفات بين الأقطاب الكهربائية والتشغيل في الاتجاه ، والتي تحظر بشكل عام استجابة التردد. يمكن أيضًا استخدام أجهزة الإرسال الشائعة على نطاق واسع كمضخمات منخفضة الضوضاء.