Amplificateur émetteur commun - Caractéristiques, polarisation, exemples résolus

Cette configuration est connue sous le nom de configuration d'émetteur commun car ici l'émetteur est utilisé comme borne négative commune pour le signal de base d'entrée et la charge de sortie. En d'autres termes, la borne d'émetteur devient la borne de référence des étages d'entrée et de sortie (c'est-à-dire commune aux bornes de base et de collecteur).

L'amplificateur à émetteur commun est la configuration de transistor la plus couramment utilisée peut être vue sur la figure 3.13 ci-dessous pour les transistors pnp et npn.

Fondamentalement, ici, la borne de base du transistor est utilisée comme entrée, le collecteur est configuré comme sortie et l'émetteur est câblé en commun aux deux (par exemple, si le transistor est NPN, l'émetteur peut être relié à la référence de ligne de masse), d'où son nom d'émetteur commun. Pour un FET, le circuit analogue est appelé amplificateur de source commune.

Caractéristiques communes des émetteurs

Juste comme configuration de base commune ici aussi deux gammes de caractéristiques redeviennent essentielles pour expliquer pleinement la nature du montage émetteur commun: l'une pour le circuit d'entrée ou base-émetteur et l'autre pour le circuit de sortie ou collecteur-émetteur.

Ces deux ensembles sont illustrés à la figure 3.14 ci-dessous:

Les directions d'écoulement du courant pour l'émetteur, le collecteur et la base sont indiquées selon la règle conventionnelle standard.

Bien que la configuration ait changé, la relation pour le flux actuel qui a été établie dans notre configuration de base commune précédente s'applique toujours ici sans aucune modification.

Cela peut être représenté par: je EST = Je C + Je B et moi C = Je EST .

Pour notre configuration actuelle d'émetteur commun, les caractéristiques de sortie indiquées sont une représentation graphique du courant de sortie (I C ) par rapport à la tension de sortie (V CE ) pour un ensemble sélectionné de valeurs de courant d'entrée (I B ).

Les caractéristiques d'entrée peuvent être vues comme un tracé du courant d'entrée (I B ) contre la tension d'entrée (V ÊTRE ) pour un ensemble donné de valeurs de tension de sortie (V CE )

Observez que les caractéristiques de la figure 3.14 indiquent la valeur de I B en microampères, au lieu de milliampères pour IC.

Nous constatons également que les courbes de I B ne sont pas parfaitement horizontales comme celles réalisées pour moi EST dans la configuration de base commune, ce qui implique que la tension collecteur-émetteur a la capacité d'affecter la valeur du courant de base.

La région active pour la configuration à émetteur commun peut être comprise comme la section du quadrant supérieur droit qui possède la plus grande quantité de linéarité, c'est-à-dire cette zone spécifique où les courbes pour I B ont tendance à être pratiquement droites et uniformément réparties.

Sur la figure 3.14a, cette région pourrait être observée sur le côté droit de la ligne verticale en pointillés à V Cesate et sur la courbe de je B égal à zéro. La région à gauche de V Cesate est connue comme la région de saturation.

Dans la région active d'un amplificateur à émetteur commun, la jonction collecteur-base sera polarisée en inverse, tandis que la jonction base-émetteur sera polarisée en direct.

Si vous vous souvenez, c'étaient exactement les mêmes facteurs qui persistaient dans la région active de la configuration de base commune. La région active de la configuration à émetteur commun pourrait être mise en œuvre pour une amplification de tension, de courant ou de puissance.

La région de coupure pour la configuration à émetteur commun ne semble pas être bien caractérisée par rapport à celle de la configuration à base commune. Notez que dans les caractéristiques du capteur de la figure 3.14, le I C ne correspond pas vraiment à zéro alors que je B est zéro.

Pour la configuration de base commune, chaque fois que le courant d'entrée I EST se trouve être proche de zéro, le courant du collecteur devient égal uniquement au courant de saturation inverse I QUEL , afin que la courbe I EST = 0 et l'axe de tension étaient un, pour toutes les applications pratiques.

La cause de cette variation des caractéristiques du capteur pourrait être évaluée avec les modifications appropriées des équations. (3,3) et (3,6). comme indiqué ci-dessous:

En évaluant le scénario discuté ci-dessus, où IB = 0 A, et en remplaçant une valeur typique comme 0,996 pour α, nous sommes en mesure d'obtenir un courant de collecteur résultant comme exprimé ci-dessous:

Si nous considérons que je CBO comme 1 μA, le courant de collecteur résultant avec I B = 0 A serait 250 (1 μA) = 0,25 mA, comme reproduit dans les caractéristiques de la Fig. 3.14.

Dans toutes nos discussions futures, le courant collecteur établi par la condition I B = 0 μA aura la notation déterminée par l'équation suivante. (3,9).

Les conditions basées sur le courant nouvellement établi ci-dessus peuvent être visualisées sur la figure 3.15 suivante en utilisant ses directions de référence comme indiqué ci-dessus.

Pour permettre l'amplification avec des distorsions minimales en mode émetteur commun, la coupure est établie par le courant de collecteur I C = Je PDG.

Cela signifie la zone juste en dessous de moi B = 0 μA doit être évité pour assurer une sortie propre et non déformée de l'amplificateur.

Fonctionnement des circuits émetteurs courants

Si vous souhaitez que la configuration fonctionne comme un commutateur logique, par exemple avec un microprocesseur, la configuration présentera quelques points d'opération d'intérêt: d'abord comme point de coupure et l'autre comme région de saturation.

La coupure peut être idéalement fixée à I C = 0 mA pour le V spécifié CE Tension.

Depuis le je PDG je s normalement assez petit pour tous les BJT en silicium, la coupure pourrait être mise en œuvre pour les actions de commutation lorsque je B = 0 μA ou I C = Je PDG

Si vous vous souvenez de la configuration de base commune, l'ensemble des caractéristiques d'entrée a été approximativement établi par une ligne droite équivalente qui conduit au résultat V ÊTRE = 0,7 V, pour tous les niveaux de I EST qui était supérieur à 0 mA

Nous pouvons également appliquer la même méthode pour une configuration à émetteur commun, qui produira l'équivalent approximatif comme illustré sur la figure 3.16.

Figure 3.16 Équivalent linéaire par morceaux pour les caractéristiques de diode de la figure 3.14b.

Le résultat est conforme à ou à notre déduction précédente selon laquelle la tension de base de l'émetteur pour un BJT dans la région active ou l'état ON sera de 0,7 V, et cela sera fixe quel que soit le courant de base.

Exemple pratique résolu 3.2

Comment polariser un amplificateur à émetteur commun

La polarisation appropriée d'un amplificateur à émetteur commun pourrait être établie de la même manière qu'elle a été mise en œuvre pour le réseau de base commune .

Supposons que vous ayez un transistor npn comme indiqué sur la figure 3.19a, et que vous vouliez imposer une polarisation correcte à travers celui-ci, afin d'établir le BJT dans la région active.

Pour cela, vous devez d'abord indiquer le I EST direction comme le prouvent les flèches dans le symbole du transistor (voir Fig. 3.19b). Après cela, vous devrez établir les autres orientations actuelles strictement conformément à la relation juridique actuelle de Kirchhoff: I C + Je B = Je EST.

Par la suite, vous devez introduire les lignes d'alimentation avec des polarités correctes complétant les directions de I B et moi C comme indiqué sur la figure 3.19c, et enfin terminer la procédure.

De la même manière, un pnp BJT pourrait également être polarisé dans son mode émetteur commun, pour cela il vous suffit d'inverser toutes les polarités de la Fig.

Application typique:

Amplificateur de tension basse fréquence

Une illustration standard de l'utilisation d'un circuit amplificateur à émetteur commun est présentée ci-dessous.

Le circuit couplé en courant alternatif fonctionne comme un amplificateur à décalage de niveau. Dans cette situation, la chute de tension base-émetteur est censée être d'environ 0,7 volts.

Le condensateur d'entrée C se débarrasse de tout élément continu de l'entrée, tandis que les résistances R1 et R2 sont utilisées pour polariser le transistor pour lui permettre d'être en condition active sur toute la plage de l'entrée. La sortie est une réplication à l'envers de la composante CA de l'entrée qui a été augmentée par le rapport RC / RE et déplacée à travers une mesure décidée par les 4 résistances.

En raison du fait que RC est normalement assez massif, l'impédance de sortie sur ce circuit pourrait être vraiment importante. Pour minimiser ce problème, RC est maintenu aussi petit que possible et l'amplificateur est accompagné d'un tampon de tension tel qu'un émetteur suiveur.

Circuits de radiofréquence

Amplificateurs à émetteur commun sont parfois également utilisés dans circuits de radiofréquence , comme pour amplifier les signaux faibles transmis par une antenne. Dans des cas comme celui-ci, il est généralement remplacé par la résistance de charge qui comprend un circuit accordé.

Ceci peut être accompli pour limiter la bande passante à une bande mince structurée sur toute la fréquence de fonctionnement souhaitée.

Plus précisément, il permet au circuit de fonctionner à des fréquences plus élevées car le circuit accordé lui permet de faire résonner toutes les capacités inter-électrodes et de passage, qui interdisent généralement la réponse en fréquence. Les émetteurs communs peuvent également être largement utilisés comme amplificateurs à faible bruit.