Circuit Common Emitter Amplifier
Dalam Transistor Bipolar tutorial, kita melihat bahwa rangkaian konfigurasi yang paling umum untuk transistor NPN adalah bahwa dari Common Emitter Amplifier dan bahwa keluarga kurva umum dikenal sebagai Output Karakteristik Curves, menceritakan Kolektor saat ini (Ic), untuk output atau Kolektor tegangan (VCE), untuk nilai yang berbeda dari Base arus (Ib). Semua jenis amplifier transistor beroperasi menggunakan sinyal masukan AC yang bergantian antara nilai positif dan nilai negatif sehingga beberapa cara "presetting" rangkaian penguat untuk beroperasi antara dua nilai maksimum atau puncak diperlukan. Hal ini dicapai dengan menggunakan proses yang dikenal sebagai biasing. Biasing sangat penting dalam desain amplifier karena menetapkan titik operasi yang benar dari penguat transistor siap untuk menerima sinyal, sehingga mengurangi distorsi pada sinyal keluaran.
Kami juga melihat bahwa garis beban DC atau statis dapat ditarik ke kurva karakteristik output untuk menampilkan semua titik operasi kemungkinan transistor dari sepenuhnya "ON" untuk sepenuhnya "OFF", dan untuk yang operasi titik diam atau Q-point penguat dapat ditemukan. Tujuan dari setiap penguat sinyal kecil adalah untuk memperkuat semua sinyal input dengan jumlah minimal distorsi mungkin untuk sinyal output, dengan kata lain, sinyal keluaran harus merupakan reproduksi yang tepat dari sinyal masukan tetapi hanya lebih besar (diperkuat). Untuk mendapatkan distorsi rendah ketika digunakan sebagai penguat titik operasi diam harus dipilih dengan benar. Ini sebenarnya operasi DC titik amplifier dan posisinya dapat dibentuk pada setiap titik di sepanjang garis beban dengan pengaturan biasing cocok. Posisi terbaik untuk titik-Q adalah sebagai dekat dengan posisi tengah garis beban seperti yang mungkin terjadi, sehingga menghasilkan Kelas A penguat operasi jenis, yaitu. VCE = 1/2Vcc. Pertimbangkan Common Emitter Amplifier rangkaian ditunjukkan di bawah ini.
Circuit Common Emitter Amplifier
 |
Tahap emitor biasa yang ditunjukkan di atas rangkaian penguat menggunakan apa yang biasanya disebut "Voltage Divider biasing". Jenis pengaturan biasing menggunakan dua resistor sebagai pembagi jaringan potensial dan umumnya digunakan dalam perancangan rangkaian penguat transistor bipolar. Metode biasing transistor sangat 
mengurangi efek Beta bervariasi, (β) dengan memegang bias Base pada tingkat tegangan yang tetap konstan memungkinkan untuk stabilitas terbaik. Tegangan Base diam (Vb) ditentukan oleh jaringan pembagi potensial yang dibentuk oleh dua resistor R1, R2 dan catu daya Vcc tegangan seperti ditunjukkan dengan arus yang mengalir melalui kedua resistor. Kemudian total perlawanan RT akan sama dengan R1 + R2 memberikan arus sebagai i = Vcc / RT. Tingkat tegangan yang dihasilkan di persimpangan resistor R1 dan R2 memegang Base tegangan (Vb) konstan pada nilai di bawah tegangan suplai. Kemudian jaringan pembagi potensial digunakan dalam rangkaian penguat emitor umum membagi sinyal input sebanding dengan perlawanan. Hal ini bias tegangan referensi dapat dengan mudah dihitung dengan menggunakan rumus pembagi tegangan sederhana di bawah ini:
mengurangi efek Beta bervariasi, (β) dengan memegang bias Base pada tingkat tegangan yang tetap konstan memungkinkan untuk stabilitas terbaik. Tegangan Base diam (Vb) ditentukan oleh jaringan pembagi potensial yang dibentuk oleh dua resistor R1, R2 dan catu daya Vcc tegangan seperti ditunjukkan dengan arus yang mengalir melalui kedua resistor. Kemudian total perlawanan RT akan sama dengan R1 + R2 memberikan arus sebagai i = Vcc / RT. Tingkat tegangan yang dihasilkan di persimpangan resistor R1 dan R2 memegang Base tegangan (Vb) konstan pada nilai di bawah tegangan suplai. Kemudian jaringan pembagi potensial digunakan dalam rangkaian penguat emitor umum membagi sinyal input sebanding dengan perlawanan. Hal ini bias tegangan referensi dapat dengan mudah dihitung dengan menggunakan rumus pembagi tegangan sederhana di bawah ini: 
Tegangan suplai yang sama, (Vcc) juga menentukan arus maksimum Kolektor, Ic ketika transistor diaktifkan sepenuhnya "ON" (saturasi), VCE = 0. Arus Ib Base untuk transistor ditemukan dari arus Kolektor, Ic dan keuntungan Beta saat ini DC, β dari transistor.
Beta kadang-kadang disebut sebagai h FE yang merupakan transistor maju gain arus dalam konfigurasi emitor umum. Beta tidak memiliki satuan karena merupakan rasio tetap dari dua arus, Ic dan Ib sehingga perubahan kecil dalam arus Base akan menyebabkan perubahan besar pada Kolektor saat ini. Salah satu titik akhir tentang Beta. Transistor dari jenis yang sama dan nomor bagian akan memiliki variasi yang besar nilai Beta mereka misalnya, BC107 NPN transistor bipolar memiliki keuntungan DC nilai Beta saat ini antara 110 dan 450 (nilai data sheet) ini adalah karena Beta merupakan karakteristik dari mereka konstruksi dan tidak operasi mereka.
Sebagai Base / sambungan Emitter adalah maju-bias, tegangan Emitter, Ve akan menjadi salah satu persimpangan tegangan drop berbeda dengan tegangan Base. Jika tegangan di resistor Emitter diketahui maka Emitter saat ini, Ie dapat dengan mudah dihitung dengan menggunakan hukum Ohm's . Arus Kolektor, Ic dapat didekati, karena hampir nilai yang sama dengan Emitter saat ini.
Contoh No1
Sebuah penguat emitor sirkuit umum memiliki ketahanan beban, R L 1.2kΩs dan tegangan suplai 12v. Hitung maksimum Kolektor saat ini (Ic) mengalir melalui resistor beban ketika transistor diaktifkan sepenuhnya "ON" (saturasi), menganggap VCE = 0. Juga menemukan nilai resistor emitter, R E dengan drop tegangan 1V di atasnya. Hitung nilai dari seluruh rangkaian resistor lain mengasumsikan transistor silicon NPN.
Ini kemudian menetapkan titik "A" pada sumbu vertikal Kolektor saat karakteristik kurva dan terjadi ketika = VCE 0. Ketika transistor diaktifkan sepenuhnya "OFF", mereka tidak jatuh tegangan baik resistor R E atau R L tidak ada arus yang mengalir melalui mereka. Kemudian jatuh tegangan transistor, VCE adalah sama dengan tegangan suplai, Vcc. Ini kemudian menetapkan titik "B" pada sumbu horizontal dari kurva karakteristik. Umumnya, Q diam-titik penguat adalah dengan nol sinyal input diterapkan pada Base, sehingga Kolektor duduk setengah jalan sepanjang garis beban antara nol volt dan tegangan suplai, (Vcc / 2). Oleh karena itu, Kolektor saat ini pada titik-Q penguat akan diberikan sebagai:
Baris ini DC beban statis menghasilkan persamaan garis lurus yang kemiringan diberikan sebagai: -1 / (R L + R E) dan bahwa hal itu memotong sumbu Ic vertikal pada titik sama dengan Vcc / (R L + R E). Posisi yang sebenarnya dari titik-Q pada garis beban DC ditentukan oleh nilai rata-rata pon.
Sebagai Kolektor saat ini, Ic dari transistor juga sama dengan keuntungan DC dari transistor (Beta), kali Base saat ini (β x Ib), jika kita asumsikan Beta (β) nilai untuk transistor mengatakan 100, ( seratus adalah nilai rata-rata sinyal memadai untuk transistor daya rendah) arus Ib Base mengalir ke transistor akan diberikan sebagai:
Alih-alih menggunakan pasokan Base bias terpisah, biasanya untuk menyediakan Basis Bias Voltage dari rel suplai utama (Vcc) melalui resistor menjatuhkan, R1. Resistor, R1 dan R2 sekarang dapat dipilih untuk memberikan suatu dasar yang cocok diam saat 45.8μA atau 46μA dibulatkan. Arus mengalir melalui rangkaian pembagi potensial harus besar dibandingkan dengan arus Base aktual, Ib, sehingga jaringan pembagi tegangan tidak dimuat oleh arus aliran Base. Sebagai aturan umum praktis adalah nilai minimal 10 kali Ib yang mengalir melalui resistor R2. Transistor Base / tegangan Emitter, VBE adalah tetap di 0.7V (silikon transistor) maka hal ini memberikan nilai R2 sebagai:
Jika arus mengalir melalui resistor R2 adalah 10 kali nilai Base saat ini, maka arus yang mengalir melalui resistor R1 di jaringan pembagi harus 11 kali nilai Base saat ini. Tegangan di resistor R1 adalah sama dengan Vcc - 1.7v (V RE + 0.7 untuk transistor silikon) yang sama dengan 10.3V, maka R1 dapat dihitung sebagai:
Nilai dari resistor emitter, R E dapat dengan mudah dihitung dengan menggunakan hukum Ohm's . Arus mengalir melalui R E adalah kombinasi dari arus Base, Ib dan arus Ic Kolektor dan diberikan sebagai:
Resistor, R E dihubungkan antara emitter dan tanah dan kami mengatakan sebelumnya bahwa ia memiliki tegangan 1 volt di atasnya. Maka nilai R E diberikan sebagai:
Jadi, untuk contoh kita di atas, nilai-nilai yang disukai dari resistor dipilih untuk memberikan toleransi 5% (E24) adalah:
Kemudian, asli kita Common Emitter Amplifier sirkuit di atas dapat ditulis ulang untuk memasukkan nilai dari komponen yang baru saja kita dihitung di atas.
Menyelesaikan Circuit Common Emitter
 |
Coupling Kapasitor
Di sirkuit Common Emitter Amplifier, kapasitor C1 dan C2 digunakan sebagai Coupling Kapasitor untuk memisahkan sinyal AC dari tegangan DC biasing. Hal ini memastikan bahwa kondisi bias diatur untuk sirkuit untuk beroperasi dengan benar tidak dipengaruhi oleh tahap amplifier tambahan, sebagai kapasitor hanya akan melewati sinyal AC dan memblokir setiap komponen DC. Sinyal keluaran AC kemudian ditumpangkan pada biasing tahapan berikut. Juga bypass sebuah kapasitor, C E diikutsertakan dalam rangkaian Emitter kaki. Ini kapasitor merupakan komponen sirkuit terbuka untuk bias DC yang berarti bahwa arus biasing dan tegangan tidak terpengaruh oleh penambahan kapasitor menjaga stabilitas Q-titik yang baik. Namun, bypass sirkuit ini pendek kapasitor resistor emitter pada sinyal frekuensi tinggi dan hanya R L ditambah resistansi internal tindakan-tindakan kecil sangat sebagai beban transistor tegangan meningkatkan keuntungan secara maksimal. Secara umum, nilai dari kapasitor bypass, C E dipilih untuk memberikan reaktansi paling banyak, 1/10th nilai R E pada sinyal operasi frekuensi terendah.
Kurva karakteristik Output
Ok, sejauh ini sangat bagus. Kita sekarang dapat membuat serangkaian kurva yang menunjukkan Kolektor saat ini, Ic terhadap Kolektor / tegangan emitter, VCE dengan nilai yang berbeda dari Base saat ini, Ib untuk penguat umum emitor sederhana sirkuit kami. Kurva ini dikenal sebagai "Output Karakteristik Curves" dan digunakan untuk menunjukkan bagaimana transistor akan beroperasi selama rentang dinamis. Sebuah garis beban DC atau statis ditarik ke kurva untuk RL resistor beban 1.2kΩ untuk menampilkan semua transistor poin operasi mungkin. Ketika transistor diaktifkan "OFF", VCE sama pasokan tegangan Vcc dan ini adalah titik B di telepon. Demikian juga ketika transistor sepenuhnya "ON" dan jenuh arus Kolektor ditentukan oleh resistor beban, RL dan ini adalah titik A di telepon. Kami dihitung sebelum dari keuntungan DC transistor bahwa Base saat ini diperlukan untuk posisi rata-rata transistor adalah 45.8μA dan ini ditandai sebagai Q titik pada garis beban yang merupakan titik diam atau Q-titik penguat. Kita bisa cukup mudah membuat hidup mudah bagi diri kita sendiri dan membulatkan nilai ini ke 50μA persis, tanpa efek ke titik operasi.
Kurva Karakteristik Output
 |
Titik Q pada garis beban memberikan kita Base saat Q-titik Ib = 45.8μA atau 46μA. Kita perlu menemukan ayunan maksimum dan minimum puncak arus Base yang akan mengakibatkan perubahan sebanding dengan Kolektor saat ini, Ic tanpa distorsi ke dalam sinyal output. Sebagai beban memotong line melalui nilai Base yang berbeda saat ini pada karakteristik DC kurva kita dapat menemukan ayunan puncak dari Base saat yang sama spasi sepanjang garis beban. Nilai-nilai tersebut ditandai sebagai titik N dan M di telepon, memberikan suatu dasar minimum dan maksimum saat 80μA 20μA dan masing-masing. Titik-titik ini, N dan M bisa dimana saja di sepanjang garis beban yang kita pilih selama mereka yang sama spasi dari Q. Hal ini kemudian memberikan kami masukan sinyal maksimum teoritis ke terminal Basis dari 30μA-puncak puncak ke-tanpa menghasilkan distorsi pada sinyal keluaran. Setiap sinyal input memberikan suatu dasar arus lebih besar dari nilai ini akan mendorong transistor untuk melampaui N titik dan ke Cut-off wilayah atau di luar titik M dan ke kawasan Saturasi sahamnya sehingga mengakibatkan distorsi pada sinyal output dalam bentuk "kliping ".
Menggunakan titik N dan M sebagai contoh, nilai seketika saat ini dan sesuai nilai-nilai Kolektor-emiter Kolektor tegangan dapat diproyeksikan dari garis beban. Hal ini dapat dilihat bahwa tegangan emitor-Kolektor adalah anti-fase (-180 o) dengan arus kolektor. Sebagai Base Ib perubahan arus dalam arah yang positif dari 50μA ke 80μA, the-emitor tegangan Collector, yang juga merupakan penurunan tegangan output dari nilai steady state nya 5.8v ke 2.0v. Kemudian satu tahap Common Emitter Amplifier juga merupakan "inverting Amplifier" sebagai peningkatan tegangan Base menyebabkan penurunan Vout dan penurunan tegangan Base menghasilkan peningkatan Vout.
Tegangan Keuntungan
Gain tegangan dari penguat emitor umum adalah sama dengan rasio perubahan tegangan input dengan perubahan tegangan output amplifier. Kemudian L ΔV adalah Vout dan B ΔV adalah Vin. Namun penguatan tegangan juga sama dengan rasio resistensi sinyal dalam Kolektor pada ketahanan sinyal di Emitter dan diberikan sebagai:
Kami disebutkan sebelumnya bahwa sebagai frekuensi sinyal meningkat melewati kapasitor, C E mulai pendek keluar resistor Emitter. Kemudian pada frekuensi tinggi R E = 0, membuat keuntungan yang tak terbatas. 
Namun, transistor bipolar memiliki resistansi internal kecil yang dibangun ke wilayah Emitter mereka yang disebut e R. Bahan semikonduktor transistor menawarkan resistansi terhadap aliran arus melalui itu dan umumnya diwakili oleh simbol resistor kecil ditampilkan dalam simbol transistor utama. Transistor data lembar memberitahu kita bahwa untuk sinyal kecil transistor bipolar ini resistansi internal adalah produk dari 25mV ÷ Ie (25mV menjadi drop volt internal di persimpangan / penipisan lapisan Emitter Base), maka untuk penguat emitter rangkaian kita bersama di atas ini nilai resistansi akan sama dengan:
Namun, transistor bipolar memiliki resistansi internal kecil yang dibangun ke wilayah Emitter mereka yang disebut e R. Bahan semikonduktor transistor menawarkan resistansi terhadap aliran arus melalui itu dan umumnya diwakili oleh simbol resistor kecil ditampilkan dalam simbol transistor utama. Transistor data lembar memberitahu kita bahwa untuk sinyal kecil transistor bipolar ini resistansi internal adalah produk dari 25mV ÷ Ie (25mV menjadi drop volt internal di persimpangan / penipisan lapisan Emitter Base), maka untuk penguat emitter rangkaian kita bersama di atas ini nilai resistansi akan sama dengan: 
Resistensi ini Emitter kaki internal akan di seri dengan resistor eksternal Emitter, R E, maka persamaan untuk transistor keuntungan yang sebenarnya akan dimodifikasi untuk menyertakan resistensi internal dan diberikan sebagai:
Pada frekuensi rendah sinyal total perlawanan di leg Emitter sama dengan R E + R e. Pada frekuensi tinggi, kapasitor bypass celana pendek keluar resistor Emitter hanya menyisakan e R internal perlawanan di kaki Emitter menghasilkan keuntungan yang tinggi. Kemudian untuk emitor bersama rangkaian kami penguat di atas, keuntungan dari sirkuit di kedua sinyal frekuensi rendah dan tinggi diberikan sebagai:
Pada Frekuensi Rendah
Pada Frekuensi Tinggi
Satu titik terakhir, penguatan tegangan tergantung hanya pada nilai-nilai resistor Kolektor, R L dan perlawanan Emitter, (R E + R e) tidak terpengaruh oleh Beta gain arus, β (h FE) dari transistor .
Jadi, sebagai contoh sederhana kita di atas, kita sekarang bisa merangkum semua nilai yang kita miliki dihitung untuk rangkaian penguat emitor bersama kita dan ini adalah:
| Minimum | Berarti | Maksimum | |
| Base Lancar | 20μA | 50μA | 80μA |
| Kolektor Lancar | 2.0mA | 4.8mA | 7.7mA |
| Tegangan output Swing | 2.0V | 5.8V | 9.3V |
| Amplifier Keuntungan | -5.32 | -218 |
Common Emitter Amplifier Ringkasan
Kemudian untuk meringkas. Common Emitter Amplifier sirkuit memiliki resistor dalam rangkaian Kolektor nya. Arus mengalir melalui resistor ini menghasilkan tegangan output amplifier. Nilai dari resistor ini dipilih sehingga pada titik operasi amplifier diam, Q-titik ini tegangan output terletak setengah jalan sepanjang garis beban transistor.
Basis dari transistor digunakan dalam amplifier emitor umum adalah bias menggunakan dua resistor sebagai pembagi jaringan potensial. Jenis pengaturan biasing umumnya digunakan dalam perancangan rangkaian penguat transistor bipolar dan sangat mengurangi efek Beta bervariasi, (β) dengan memegang bias Base pada tegangan tetap konstan. Jenis biasing menghasilkan stabilitas terbesar.
Sebuah resistor dapat dimasukkan dalam kaki emitor dalam hal keuntungan tegangan-R menjadi L / R E. Jika tidak ada perlawanan Emitter eksternal, penguatan tegangan dari penguat tidak terbatas karena ada resistansi internal yang sangat kecil, R e di kaki emitter. Nilai ini resistansi internal sebesar 25mV / I E
Dalam tutorial berikutnya sekitar Amplifier kita akan melihat Junction Field Efek Amplifier biasa disebut JFET Amplifier . Seperti transistor, JFET yang digunakan dalam rangkaian penguat satu tahap sehingga mudah untuk dimengerti. Ada beberapa jenis transistor efek medan yang kita bisa menggunakan tetapi yang paling mudah untuk memahami adalah bidang persimpangan efek transistor, atau JFET yang memiliki impedansi masukan yang sangat tinggi sehingga ideal untuk sirkuit penguat.
No comments:
Post a Comment