Il y a différents types d'amplificateurs à transistors exploité en utilisant une entrée de signal CA. Ceci est interchangé entre la valeur positive et la valeur négative, c'est donc la seule façon de présenter l'émetteur commun circuit amplificateur pour fonctionner entre deux valeurs de crête. Ce processus est connu sous le nom d'amplificateur de polarisation et c'est une conception d'amplificateur importante pour établir le point de fonctionnement exact d'un amplificateur à transistor qui est prêt à recevoir les signaux, ce qui permet de réduire toute distorsion du signal de sortie. Dans cet article, nous discuterons de l'analyse des amplificateurs d'émetteurs courants.

Qu'est-ce qu'un amplificateur?

L'amplificateur est un circuit électronique utilisé pour augmenter la force d'un signal d'entrée faible en termes de tension, de courant ou de puissance. Le processus d'augmentation de la force d'un signal faible est appelé amplification. L'une des contraintes les plus importantes lors de l'amplification est que seule la magnitude du signal doit augmenter et qu'il ne doit y avoir aucun changement dans la forme du signal d'origine. Le transistor (BJT, FET) est un composant majeur d'un système d'amplification. Lorsqu'un transistor est utilisé comme amplificateur, la première étape consiste à choisir une configuration appropriée, dans laquelle le dispositif doit être utilisé. Ensuite, le transistor doit être polarisé pour obtenir le point Q souhaité. Le signal est appliqué à l'entrée de l'amplificateur et le gain de sortie est obtenu.

Qu'est-ce qu'un amplificateur émetteur commun?

L'amplificateur émetteur commun est un à trois étages de base transitor à jonction bipolaire et est utilisé comme amplificateur de tension. L'entrée de cet amplificateur provient de la borne de base, la sortie est collectée à partir de la borne de collecteur et la borne d'émetteur est commune aux deux bornes. Le symbole de base de l'amplificateur à émetteur commun est illustré ci-dessous.

Amplificateur émetteur commun

Configuration d'amplificateur d'émetteur commune

Dans la conception de circuits électroniques, trois types de configurations de transistors sont utilisés: émetteur commun, base commune et collecteur commun, en ce sens que le plus fréquemment utilisé est l'émetteur commun en raison de ses principaux attributs.

Ce type d'amplificateur comprend le signal qui est donné à la borne de base puis la sortie est reçue de la borne de collecteur du circuit. Mais, comme son nom l'indique, l'attribut principal du circuit émetteur est familier à la fois pour l'entrée et la sortie.

La configuration d'un transistor émetteur commun est largement utilisée dans la plupart des conceptions de circuits électroniques. Cette configuration convient également aux transistors comme les transistors PNP et NPN, mais les transistors NPN sont le plus fréquemment utilisés en raison de l'utilisation répandue de ces transistors.

Dans la configuration d'amplificateur d'émetteur commun, l'émetteur d'un BJT est commun au signal d'entrée et de sortie comme indiqué ci-dessous. L'arrangement est le même pour un Transistor PNP , mais la polarisation sera opposée au transistor NPN.

CE Amplifier Configurations

Fonctionnement de l'amplificateur d'émetteur commun

Lorsqu'un signal est appliqué à travers la jonction émetteur-base, la polarisation directe à travers cette jonction augmente pendant le demi-cycle supérieur. Cela conduit à une augmentation du flux d'électrons de l'émetteur vers un collecteur à travers la base, augmentant ainsi le courant du collecteur. L'augmentation du courant du collecteur fait plus de chutes de tension à travers la résistance de charge du collecteur RC.

Fonctionnement de l'amplificateur CE

Le demi-cycle négatif diminue la tension de polarisation directe aux bornes de la jonction émetteur-base. La diminution de la tension collecteur-base diminue le courant de collecteur dans toute la résistance de collecteur Rc. Ainsi, la résistance de charge amplifiée apparaît aux bornes de la résistance de collecteur. Le circuit amplificateur d'émetteur commun est illustré ci-dessus.

D'après les formes d'onde de tension pour le circuit CE représenté sur la figure (b), on voit qu'il y a un déphasage de 180 degrés entre les formes d'onde d'entrée et de sortie.

Fonctionnement de l'amplificateur d'émetteur commun

Le schéma de circuit ci-dessous montre le fonctionnement du circuit amplificateur d'émetteur commun et il se compose d'un diviseur de tension polarisation, utilisée pour fournir la tension de polarisation de base selon la nécessité. La polarisation du diviseur de tension a un diviseur de potentiel avec deux résistances connectées de manière à ce que le point médian soit utilisé pour fournir une tension de polarisation de base.

Circuit d'amplificateur d'émetteur commun

Ils sont différents types de composants électroniques dans l'amplificateur à émetteur commun, la résistance R1 est utilisée pour la polarisation directe, la résistance R2 est utilisée pour le développement de la polarisation, la résistance RL est utilisée à la sortie, on l'appelle la résistance de charge. La résistance RE est utilisée pour la stabilité thermique. Le condensateur C1 est utilisé pour séparer les signaux CA de la tension de polarisation CC et le condensateur est appelé le condensateur de couplage .

La figure montre que les caractéristiques du transistor d'amplificateur à émetteur commun polarisation vs gain si la résistance R2 augmente, alors il y a une augmentation de la polarisation directe et la polarisation R1 & est inversement proportionnelle l'une à l'autre. Le courant alternatif est appliqué à la base du transistor du circuit amplificateur à émetteur commun puis il y a un flux de petit courant de base. Par conséquent, une grande quantité de courant circule à travers le collecteur à l'aide de la résistance RC. La tension à proximité de la résistance RC changera car la valeur est très élevée et les valeurs vont de 4 à 10 kohm. Par conséquent, il y a une énorme quantité de courant présent dans le circuit collecteur qui s'est amplifié à partir du signal faible, donc les transistors à émetteur commun fonctionnent comme un circuit amplificateur.

Gain de tension de l'amplificateur émetteur commun

Le gain de courant de l'amplificateur à émetteur commun est défini comme le rapport entre la variation du courant de collecteur et la variation du courant de base. Le gain de tension est défini comme le produit du gain de courant et du rapport de la résistance de sortie du collecteur à la résistance d'entrée des circuits de base. Les équations suivantes montrent l'expression mathématique du gain de tension et du gain de courant.

“somme-de-produits ”

β = ΔIc / ΔIb

Av = β Rc / Rb

Éléments de circuit et leurs fonctions

Les éléments du circuit amplificateur d'émetteur commun et leurs fonctions sont décrits ci-dessous.

Circuit de polarisation / diviseur de tension

Les résistances R1, R2 et RE utilisées pour former le circuit de polarisation et de stabilisation de tension . Le circuit de polarisation doit établir un point Q de fonctionnement correct, sinon une partie du demi-cycle négatif du signal peut être coupée dans la sortie.

Condensateur d'entrée (C1)

Le condensateur C1 est utilisé pour coupler le signal à la borne de base du BJT. S'il n'est pas là, la résistance de la source de signal, Rs, rencontrera R2 et, par conséquent, changera la polarisation. C1 permet uniquement au signal CA de circuler mais isole la source du signal de R2

Condensateur de dérivation d'émetteur (CE)

Un condensateur de contournement d'émetteur CE est utilisé en parallèle avec RE pour fournir un chemin à faible réactance au signal CA amplifié. S'il n'est pas utilisé, le signal CA amplifié suivant via RE provoquera une chute de tension à travers celui-ci, faisant ainsi chuter la tension de sortie.

Condensateur de couplage (C2)

Le condensateur de couplage C2 couple un étage d'amplification à l'étage suivant. Cette technique permet d'isoler les paramètres de polarisation CC des deux circuits couplés.

Courants de circuit d'amplificateur CE

Courant de base iB = IB + ib où,

IB = courant de base CC lorsqu'aucun signal n'est appliqué.

ib = base CA lorsque le signal CA est appliqué et iB = courant de base total.

Courant du collecteur iC = IC + ic où,

iC = courant total du collecteur.

IC = courant de collecteur de signal nul.

ic = courant de collecteur CA lorsque le signal CA est appliqué.

Courant de l'émetteur iE = IE + ie où,

IE = courant d'émetteur de signal nul.

Ie = courant d'émetteur CA lorsque le signal CA est appliqué.

iE = courant total de l'émetteur.

Analyse d'amplificateur d'émetteur commun

La première étape de l'analyse CA du circuit amplificateur à émetteur commun consiste à dessiner le circuit équivalent CA en réduisant toutes les sources CC à zéro et en court-circuitant tous les condensateurs. La figure ci-dessous montre le circuit équivalent CA.

Circuit équivalent CA pour amplificateur CE

L'étape suivante de l'analyse CA consiste à dessiner un circuit à paramètre h en remplaçant le transistor dans le circuit équivalent CA par son modèle à paramètre h. La figure ci-dessous montre le circuit équivalent du paramètre h pour le circuit CE.

Circuit équivalent au paramètre h pour amplificateur à émetteur commun

Les performances typiques des circuits CE sont résumées ci-dessous:

Impédance d'entrée de l'appareil, Zb = hie
Impédance d'entrée du circuit, Zi = R1 || R2 || Zb
Impédance de sortie de l'appareil, Zc = 1 / hoe
Impédance de sortie du circuit, Zo = RC || ZC ≈ RC
Gain de tension du circuit, Av = -hfe / hie * (Rc || RL)
Gain de courant du circuit, AI = hfe. RC. Rb / (Rc + RL) (Rc + hie)
Gain de puissance du circuit, Ap = Av * Ai

Réponse en fréquence de l'amplificateur CE

Le gain de tension d'un amplificateur CE varie avec la fréquence du signal. C'est parce que la réactance des condensateurs dans le circuit change avec la fréquence du signal et affecte donc la tension de sortie. La courbe tracée entre le gain de tension et la fréquence du signal d'un amplificateur est appelée réponse en fréquence. La figure ci-dessous montre la réponse en fréquence d'un amplificateur CE typique.

Fréquence de réponse

À partir du graphique ci-dessus, nous observons que le gain de tension diminue aux basses fréquences (FH), alors qu'il est constant sur la plage de fréquences moyennes (FL à FH).

Aux basses fréquences ( La réactance du condensateur de couplage C2 est relativement élevée et donc une très petite partie du signal passera de l'étage amplificateur à la charge.

De plus, CE ne peut pas shunter efficacement le RE en raison de sa grande réactance aux basses fréquences. Ces deux facteurs provoquent une baisse du gain de tension aux basses fréquences.

Aux hautes fréquences (> FH) La réactance du condensateur de couplage C2 est très faible et se comporte comme un court-circuit. Cela augmente l'effet de charge de l'étage amplificateur et sert à réduire le gain de tension.

De plus, aux hautes fréquences, la réactance capacitive de la jonction base-émetteurs est faible ce qui augmente le courant de base. Cette fréquence réduit le facteur d'amplification du courant β. Pour ces deux raisons, le gain de tension chute à une fréquence élevée.

Aux fréquences moyennes (FL à FH) Le gain de tension de l'amplificateur est constant. L'effet du condensateur de couplage C2 dans cette gamme de fréquences est tel qu'il maintient un gain de tension constant. Ainsi, à mesure que la fréquence augmente dans cette plage, la réactance de CC diminue, ce qui tend à augmenter le gain.

Cependant, dans le même temps, une réactance plus faible signifie une plus grande annulation presque mutuelle, résultant en une foire uniforme à mi-fréquence.

Nous pouvons observer que la réponse en fréquence de n’importe quel circuit amplificateur correspond à la différence de ses performances par le biais de changements dans la fréquence du signal d’entrée, car elle montre les bandes de fréquences où la sortie reste assez stable. La largeur de bande du circuit peut être définie comme la plage de fréquences petite ou grande parmi ƒH & ƒL.

Ainsi, à partir de là, nous pouvons décider du gain de tension pour toute entrée sinusoïdale dans une plage de fréquence donnée. La réponse en fréquence d'une présentation logarithmique est le diagramme de Bode. La plupart des amplificateurs audio ont une réponse en fréquence plate comprise entre 20 Hz et 20 kHz. Pour un amplificateur audio, la plage de fréquences est appelée bande passante.

Les points de fréquence tels que ƒL et ƒH sont liés au coin inférieur et au coin supérieur de l'amplificateur, qui sont les chutes de gain des circuits à hautes et basses fréquences. Ces points de fréquence sont également appelés points de décibels. Ainsi, le BW peut être défini comme

BW = fH - fL

Le dB (décibel) est 1 / 10ème d'un B (bel), est une unité non linéaire familière pour mesurer le gain et est défini comme 20log10 (A). Ici, «A» est le gain décimal qui est tracé sur l’axe des y.

La sortie maximale peut être obtenue grâce aux décibels zéro qui communiquent vers une fonction de grandeur de l'unité sinon elle se produit une fois Vout = Vin lorsqu'il n'y a pas de réduction à ce niveau de fréquence, donc

VOUT / VIN = 1, donc 20log (1) = 0dB

“comment faire leur lumière ”

Nous pouvons remarquer à partir du graphique ci-dessus, la sortie aux deux points de fréquence de coupure diminuera de 0 dB à -3 dB et continue de baisser à un taux fixe. Cette réduction dans le gain est connue sous le nom de section de réduction de la courbe de réponse en fréquence. Dans tous les circuits de filtrage et d'amplification de base, ce taux d'atténuation peut être défini comme 20 dB / décade, ce qui équivaut à un taux de 6 dB / octave. Ainsi, l'ordre du circuit est multiplié par ces valeurs.

Ces points de fréquence de coupure de -3 dB décriront la fréquence à laquelle le gain o / p peut être réduit à 70% de sa valeur maximale. Après cela, nous pouvons correctement dire que le point de fréquence est également la fréquence à laquelle le gain du système s'est réduit à 0,7 de sa valeur maximale.

Amplificateur à transistor émetteur commun

Le schéma de circuit de l'amplificateur à transistor à émetteur commun a une configuration commune et il s'agit d'un format standard de circuit à transistor alors qu'un gain de tension est souhaité. L'amplificateur émetteur commun est également converti en amplificateur inverseur. Le différents types de configurations en transistor les amplificateurs sont à base commune et le transistor collecteur commun et la figure sont représentés dans les circuits suivants.

Amplificateur à transistor émetteur commun
Caractéristiques de l'amplificateur émetteur commun
Le gain de tension d'un amplificateur émetteur commun est moyen
Le gain de puissance est élevé dans l'amplificateur émetteur commun
Il y a une relation de phase de 180 degrés en entrée et en sortie
Dans l'amplificateur à émetteur commun, les résistances d'entrée et de sortie sont moyennes.
Le graphique des caractéristiques entre le biais et le gain est présenté ci-dessous.

Caractéristiques
Tension de polarisation du transistor
La Vcc (tension d'alimentation) déterminera le plus haut Ic (courant de collecteur) une fois le transistor activé. Le Ib (courant de base) pour le transistor peut être trouvé à partir du Ic (courant de collecteur) et du gain de courant continu β (Beta) du transistor.
VB = VCC R2 / R1 + R2
Valeur bêta
Parfois, «β» est appelé «hFE» qui est le gain de courant direct du transistor dans la configuration CE. Beta (β) est un rapport fixe des deux courants comme Ic et Ib, donc il ne contient pas d'unités. Ainsi, un petit changement dans le courant de base fera un énorme changement dans le courant du collecteur.
Le même type de transistors ainsi que leur numéro de pièce contiendront d'énormes changements dans leurs valeurs «β». Par exemple, le transistor NPN comme BC107 comprend une valeur bêta (gain de courant continu compris entre 110 et 450 selon la fiche technique. Ainsi, un transistor peut inclure une valeur de 110 bêta alors qu'un autre peut inclure une valeur de 450 bêta, cependant, les deux transistors sont Transistors NPN BC107 car Beta est une caractéristique de la structure du transistor mais pas de sa fonction.
Lorsque la jonction de base ou d'émetteur du transistor est connectée en polarisation directe, la tension d'émetteur «Ve» sera une jonction unique où la chute de tension est différente de la tension de la borne de base. Le courant de l'émetteur (Ie) n'est rien d'autre que la tension aux bornes de la résistance de l'émetteur. Cela peut être calculé simplement par la loi d'Ohm. Le «Ic» (courant du collecteur) peut être approximé, car il est approximativement une valeur similaire au courant de l’émetteur.
Impédance d'entrée et de sortie de l'amplificateur émetteur commun
Dans toute conception de circuit électronique, les niveaux d'impédance sont l'un des principaux attributs à prendre en compte. La valeur de l'impédance d'entrée est normalement de l'ordre de 1 kΩ, alors que cela peut différer considérablement en fonction des conditions ainsi que des valeurs du circuit. La moindre impédance d'entrée résultera du fait que l'entrée est donnée aux deux bornes de la base et de l'émetteur de type transistor parce qu'il y a une jonction polarisée en direct.
En outre, l'impédance o / p est comparativement élevée car elle varie à nouveau de manière significative sur les valeurs des valeurs de composants électroniques sélectionnées et des niveaux de courant autorisés. L'impédance o / p est au minimum de 10 kΩ sinon éventuellement élevée. Mais si le drain de courant permet de tirer des niveaux élevés de courant, alors l'impédance o / p sera considérablement diminuée. L'impédance ou le niveau de résistance vient du fait que la sortie est utilisée à partir de la borne du collecteur car il y a une jonction polarisée en inverse.
Amplificateur à émetteur commun à un étage
L'amplificateur à émetteur commun à un étage est illustré ci-dessous et les différents éléments du circuit avec leurs fonctions sont décrits ci-dessous.
Circuit de polarisation
Les circuits comme la polarisation ainsi que la stabilisation peuvent être formés avec des résistances telles que R1, R2 et RE
Capacité d'entrée (Cin)
La capacité d'entrée peut être désignée par «Cin» qui est utilisé pour combiner le signal vers la borne de base du transistor.
Si cette capacité n’est pas utilisée, la résistance de la source de signal s’approche aux bornes de la résistance «R2» pour modifier la polarisation. Ce condensateur permettra simplement de fournir un signal CA.
Condensateur de dérivation d'émetteur (CE)
La connexion du condensateur de contournement de l'émetteur peut être effectuée en parallèle à RE pour donner une voie à faible réactance vers le signal CA amplifié. S'il n'est pas utilisé, alors le signal CA amplifié circulera à travers RE pour provoquer une chute de tension à travers lui, de sorte que la tension o / p puisse être décalée.
Condensateur de couplage (C)
Ce condensateur de couplage est principalement utilisé pour combiner le signal amplifié vers le dispositif o / p afin qu'il permette simplement de fournir un signal alternatif.
Travail
Une fois qu'un signal CA d'entrée faible est donné vers la borne de base du transistor, alors une petite quantité de courant de base fournira, en raison de cet acte de transistor, un CA élevé. le courant circulera à travers la charge du collecteur (RC), de sorte qu'une haute tension peut être visible à travers la charge du collecteur ainsi que la sortie. Ainsi, un signal faible est appliqué vers la borne de base qui apparaît sous la forme amplifiée à l'intérieur du circuit collecteur. Le gain de tension de l’amplificateur comme Av est la relation entre les tensions d’entrée et de sortie amplifiées.
Réponse en fréquence et bande passante
Le gain de tension de l’amplificateur comme Av pour plusieurs fréquences d’entrée peut être conclu. Ses caractéristiques peuvent être dessinées sur les deux axes comme une fréquence sur l'axe X alors que le gain de tension est sur l'axe Y. Le graphique de la réponse en fréquence peut être atteint, ce qui est indiqué dans les caractéristiques. Ainsi, nous pouvons observer que le gain de cet amplificateur peut être diminué à très hautes et basses fréquences, cependant, il reste stable sur une large plage de fréquences moyennes.
La fL ou la fréquence de coupure basse peut être définie comme lorsque la fréquence est inférieure à 1. La gamme de fréquences peut être décidée à laquelle le gain de l'amplificateur est le double du gain de la fréquence moyenne.
La fL (fréquence de coupure supérieure) peut être définie comme lorsque la fréquence est dans la plage haute à laquelle le gain de l’amplificateur est 1 / √2 fois le gain de la fréquence moyenne.
La bande passante peut être définie comme l'intervalle de fréquence entre les fréquences de coupure basse et supérieure.
BW = fU - fL
Théorie commune de l'expérience des amplificateurs d'émetteur
L'intention principale de cet amplificateur à transistor CE NPN est d'étudier son fonctionnement.
L'amplificateur CE est l'une des principales configurations d'un amplificateur à transistor. Dans ce test, l'apprenant concevra et examinera un amplificateur à transistor NPN CE fondamental. Supposons que l'apprenant ait des connaissances sur la théorie de l'amplificateur à transistor comme l'utilisation de circuits équivalents en courant alternatif. On estime donc que l'apprenant conçoit son propre processus pour effectuer l'expérience en laboratoire, une fois l'analyse pré-laboratoire terminée, il peut alors analyser et résumer les résultats de l'expérience dans le rapport.
Les composants requis sont les transistors NPN - 2N3904 & 2N2222), VBE = 0.7V, Beta = 100, r’e = 25mv / IE dans l'analyse du pré-laboratoire.
Pré-laboratoire
Selon le schéma de circuit, calculez les paramètres CC tels que Ve, IE, VC, VB et VCE avec une technique approximative. Esquissez le circuit équivalent AC et calculez le Av (gain de tension), Zi (impédance d'entrée) et Zo (impédance de sortie). Esquissez également les formes d'onde composites prévisibles à différents points comme A, B, C, D et E dans le circuit. Au point «A», assumer Vin comme 100 mv de crête, onde sinusoïdale avec 5 kHz.
Pour un amplificateur de tension, dessinez le circuit avec l'impédance d'entrée, une source de tension qui dépend ainsi que l'impédance o / p
Mesurez la valeur de l'impédance d'entrée comme Zi en insérant une résistance de test dans une série à travers les signaux d'entrée vers l'amplificateur et mesurez combien le signal du générateur de courant alternatif apparaîtra réellement à l'entrée de l'amplificateur.
Pour déterminer l'impédance de sortie, retirez momentanément la résistance de charge et calculez la tension o / p CA non chargée. Après cela, remettez la résistance de charge en place, mesurez à nouveau la tension alternative o / p. Pour déterminer l'impédance de sortie, ces mesures peuvent être utilisées.
Expérience en laboratoire
Concevez le circuit en conséquence et vérifiez tous les calculs ci-dessus. Utilisez le couplage CC ainsi que la double trace sur l'oscilloscope. Après cela, prenez momentanément l'émetteur commun et mesurez à nouveau la tension o / p. Évaluez les résultats à l'aide de vos calculs pré-laboratoire.
Avantages
Les avantages d'un amplificateur à émetteur commun sont les suivants.
L'amplificateur émetteur commun a une faible impédance d'entrée et c'est un amplificateur inverseur
L'impédance de sortie de cet amplificateur est élevée
Cet amplificateur a le gain de puissance le plus élevé lorsqu'il est combiné avec une tension moyenne et un gain de courant
Le gain de courant de l'amplificateur émetteur commun est élevé
Désavantages
Les inconvénients d'un amplificateur à émetteur commun sont les suivants.
Dans les hautes fréquences, l'amplificateur émetteur commun ne répond pas
Le gain de tension de cet amplificateur est instable
La résistance de sortie est très élevée dans ces amplificateurs
Dans ces amplificateurs, il existe une forte instabilité thermique
Résistance de sortie élevée
Applications
Les applications d'un amplificateur à émetteur commun sont les suivantes.
Les amplificateurs émetteurs communs sont utilisés dans les amplificateurs de tension basse fréquence.
Ces amplificateurs sont généralement utilisés dans les circuits RF.
En général, les amplificateurs sont utilisés dans les amplificateurs à faible bruit
Le circuit émetteur commun est populaire car il est bien adapté à l’amplification de tension, en particulier aux basses fréquences.
Les amplificateurs à émetteur commun sont également utilisés dans les circuits d'émetteur-récepteur de radiofréquence.
Configuration d'émetteur commune couramment utilisée dans les amplificateurs à faible bruit.
Cet article traite le fonctionnement de l'amplificateur émetteur commun circuit. En lisant les informations ci-dessus, vous avez une idée de ce concept. De plus, toute question à ce sujet ou si vous le souhaitez pour mettre en œuvre des projets électriques , n'hésitez pas à commenter dans la section ci-dessous. Voici la question pour vous, quelle est la fonction de l'amplificateur émetteur commun?