Sameiginlegur útgangsmagnari: Vinnandi, styrkur, skekkja og íhlutir

Sameiginlegur útgangsmagnari er einföld BJT rás sem eykur veik merki og skapar 180° fasabreytingu milli inntaks og útgangs. Hann býður upp á háspennustyrk, stöðuga notkun og víðtæka notkun í hljóð-, skynjara- og RF-rásum. Þessi grein útskýrir hluta hennar, skekkju, styrk, tíðnihegðun, röskun og hvernig hver hluti hefur áhrif á frammistöðu.

Yfirlit yfir Common-Emitter magnara

Lítil breyting á grunnstraumi veldur mun meiri breytingu á safnarastraumi, sem gerir stiginu kleift að magna veik merki á áhrifaríkan hátt. Þar sem úttak safnarans minnkar þegar inntakið hækkar, veldur uppsetningin 180° fasabreytingu, eiginleiki sem notaður er í fjölþrepa magnurum og endurgjafanetum.

Íhlutir í sameiginlegum útgangsmagnara

• Grunntengi (inntaksport)

Tekur á móti inntaksmerkinu og stjórnar hversu mikið transistorinn leiðir.

• Safnaratengi (úttaksport)

Myndar úttaksmerkið þegar spennan breytist yfir safnviðnáminu.

• Útsendingarterminalur (sameiginlegur hnútur)

Þjónar sem sameiginleg endurkomuleið fyrir bæði inntak og úttak.

• Safnviðnám (RC)

Hjálpar til við að stilla spennuaukningu með því að breyta straumbreytingum safnara í spennubreytingar.

• Útstreymisviðnám (RE)

Heldur rekstrarpunktinum stöðugum með því að bæta við náttúrulegri neikvæðri endurgjöf.

• Tengiþéttir (Cin, Cout)

Leyfðu AC merkjum að fara í gegnum rásina á meðan DC er hindrað, svo bias-punkturinn færist ekki.

• Aflgjafi (VCC)

Veitir orkuna sem transistorinn þarf til að virka.

BJT rekstrarsvæði í sameiginlegum útgangsmagnara

Línuleg virkni í virka svæðinu leiðir beint til einkennisfasa magnarans.

Fasasnúningur í sameiginlegum útgeisla magnara

CE magnarinn framleiðir öfugan útgang vegna þess að:

• Aukning grunnstraums eykur safnarastraum.

• Hærri safnstraumur veldur því að meiri spenna fellur yfir RC.

• Þetta lækkar spennu safnarans.

• Úttaksspennan lækkar á meðan inntakið hækkar.

Styrkur í sameiginlegum útgangsmagnara

Sameiginlegur útgeislunarmagnari veitir straumaukningu, spennuaukningu og aflstyrkingu. Þessi ávinningur stafar af hegðun transistorsins og hvernig íhlutir hans móta merkið.

Straumaukning (gervigreind)

Straumaukningin ræðst af β gildi rafeindartransistorsins:

AI≈β

5,2 Spennustyrkur (Av)

Spennustyrkur má meta með því að:

AI≈− β (RC/rπ)

• Stærri RC eykur spennuaukningu.

• Minna rπ (sem gerist þegar safnstraumur er hærri) eykur einnig spennustyrk.

Aflaukning (AP)

Aflstyrkur eykst vegna þess að bæði straumur og spenna eru styrkt:

AP=AI⋅AV

Til að ná þessum styrktarstigum stöðugt þarf stöðugan skekkjupunkt sem rekur ekki.

Að koma á stöðugri jafnstraumsspennu í sameiginlegum útgangsmagnara

Sameiginlegur emitter magnari þarf stöðuga jafnstraumsspennu, svo transistorinn helst í virka svæðinu allan AC merkið. Spennudeilaraspennan er notuð vegna þess að hún veitir stöðuga grunnspennu jafnvel þegar β breytist eða þegar hitabreytingar eiga sér stað. Útstreymisviðnám bætir við meiri stöðugleika með því að skapa náttúrulega neikvæða endurgjöf. Með réttum Q-punkti getur úttaksmerkið sveiflast jafnt, forðast röskun og viðhaldið sterkum og áreiðanlegum styrk.

Þegar skekkjan er örugg verða smámerki og viðnám magnarans fyrirsjáanleg og auðveldari í greiningu.

Smámerki og viðnámshegðun í sameiginlegum útgeisla magnara

Sameiginlegur emitter magnari hefur fyrirsjáanlega eiginleika smámerkja sem hjálpa til við að ákvarða hvernig hann meðhöndlar inntaksmerki og hefur samskipti við tengd stig.

Breytur fyrir smámerki líkan

• rπ (botn-útstreymisviðnám):

Hefur áhrif á hversu auðveldlega inntaksmerkið stjórnar transistornum.

• GM (transconductance):

gm=IC/VT

Hærri safnstraumur gefur hærri gm, sem eykur styrkinn.

• RO (úttaksviðnám):

Hefur áhrif á úttaksmerkið við hærri tíðnir.

Viðnám

• Inntaksviðnám (ZIN)

Fellur á miðlungs sviði og fer eftir rπ og skekkjunetinu.

Hærra ZIN dregur úr álagi á inntaksgjafann.

• Úttaksviðnám (ZOUT)

Hátt og mótað aðallega af RC og ro.

Þetta gerir CE-stigið hentugra fyrir spennustyrkingu frekar en að skila miklum krafti.

Þessir eiginleikar vinna saman með þéttum og álagshlutum sem móta bæði AC flæði og stöðugleika.

Þéttar og álagshlutar í sameiginlegum útgangsmagnara

Sameiginlegur emitter magnari byggir á nokkrum íhlutum sem stýra AC merkjum, halda skekkju stöðugri og móta heildarstyrkinn.

Tengiþéttir

• CIN: Leyfir inntaks-AC merkinu að fara í gegn á meðan ytri rásir breytast ekki í skekkju.

• COUT: Hindrar DC frá því að ná næsta stigi eða tengdum tækjum.

Útstreymisstöðugleikahlutir

• RE: Hjálpar til við að halda jafnstraumsspennu stöðugri og bætir hitastöðugleika.

• CE (Bypass Capacitor): Veitir lágviðnámsleið fyrir AC merki. Endurheimtir fulla AC styrkingu á meðan DC skekkjan er stöðug

Álagsþættir

• RC: Stillir aðalspennustyrkingu magnarans.

• RL: Hefur áhrif á heildarspennuaukningu og hefur áhrif á tíðnisvörun.

Þessir hvarfgjörnu þættir hafa eðlilega áhrif á hvernig magnarinn hagar sér yfir mismunandi tíðnir.

Tíðnisvörun og bandbreidd CE magnara

Breytingar á tíðnisviðinu geta valdið ófullkominni hegðun eins og röskun.

Röskun í CE magnurum og leiðir til að draga úr henni

Uppsprettur aflögunar

• Cutoff röskun á sér stað þegar transistorinn fær ekki næga skekkju, sem veldur því að hluti merkisins hverfur.

• Mettunarbrenglun á sér stað þegar úttaksmerkið nær neðri hámarki og getur ekki sveiflast frekar.

• Varmaflutningur færist Q-punktinum þegar hitastig breytist, sem hefur áhrif á lögun merkisins.

• Ólínuleiki kemur fram þegar inntaksmerkið verður of stórt fyrir transistorinn til að meðhöndla það hnökralaust.

Lausnir

Stilltu Q-punktinn nálægt miðju spennunnar til að leyfa rétta sveiflu merkisins.

• Notaðu útgangsviðnám til að halda rekstrarpunktinum stöðugri.

• Minnka inntaksstyrkinn til að koma í veg fyrir að transistorinn yfirgefi línulega svæðið sitt.

• Beita endurgjöfaneti til að bæta heildarlínuleika.

• Veldu stöðuga, lághávaða transistora til að halda rekstri stöðugum og hreinum.

Notkun CE magnara

Hljóðforformagnarar

Hjálpar til við að auka smá hljóðmerki svo hægt sé að vinna úr þeim skýrt.

Merkjastýring skynjara

Styrkir veik úttök frá tækjum eins og ljósdíóðum, sólarsellum, hitamælum og Hall-skynjurum.

Millitíðni (IF) magnarar

Veitir stöðugan, hóflegan styrk fyrir útvarpsrásir sem vinna á föstum tíðnistigum.

Analog framenda (AFE) rásir

Bætir lágstigsmerki áður en þau fara inn í analog-til-digital breyti.

Prófunar- og mælitæki

Styður merkjaaukningu í verkfærum eins og sveiflusjám, virkniframleiðendum og grunnmælirásum.

Samanburður á CE magnurum við aðrar BJT uppsetningar

Niðurstaða

Sameiginlegur útgangsmagnari virkar með því að halda transistornum í virka svæðinu, nota rétta spennu og velja rétta viðnám og þétti. Þessir þættir móta styrk, tíðnisvörun og gæði merkisins. Að skilja hvernig hver hluti hagar sér gerir auðveldara að stjórna röskun, stjórna merkjaflæði og ná stöðugri, hreinni magnun í mörgum hliðrænum rásum

Algengar spurningar [Algengar spurningar]

Hvernig breytir hitastig styrk CE magnarans?

Hærra hitastig eykur safnstraum og gm, sem eykur styrkinn en gerir skekkjupunktinn óstöðugri.

Hvað gerist ef framhjáþéttinn er of stór?

Lágtíðnistyrkur eykst, en rásin verður hægari að festast og getur brugðist illa við skyndilegum merkjabreytingum.

Af hverju getur CE magnari ekki keyrt þung álag?

Hátt úttaksviðnám veldur veiku úttaki, röskun og upphitun þegar lágviðnámsálag er knúið.

Hvernig dregur maður úr hávaða í CE magnara?

Bættu við framhjátaksþéttum, notaðu stuttar inntaksvíra, settu inn lítið grunnviðnám og fylgdu hreinni jarðtengingu.

Hvað stjórnar hámarks úttaksspennusveiflu?

Spennuspenna, staðsetning Q-punkts, RC-gildi og hversu nálægt transistorinn kemst mettun eða lokun.

Er hægt að nota CE magnara við háar tíðnir?

Já, en styrkurinn minnkar vegna Miller-áhrifanna og innri rýmdarinnar. Hátíðni transistorar bæta afköst.