Vad är ingångsmotståndet för en gemensam basförstärkare?

Vad är ingångsmotståndet för en gemensam basförstärkare?

Som en pålitlig transistorleverantör har jag haft många samtal med ingenjörer, hobbyister och elektronikentusiaster om olika aspekter av transistorapplikationer. Ett ämne som ofta kommer upp är ingångsmotståndet för en gemensam basförstärkare. I det här blogginlägget ska jag djupt in i vad ingångsmotståndet för en gemensam basförstärkare är, varför det betyder något och hur det påverkar kretsdesign.

Förstå den vanliga basförstärkaren

Innan vi diskuterar ingångsmotståndet, låt oss kort granska vad en vanlig basförstärkare är. En vanlig basförstärkare är en av de tre grundläggande bipolära övergångstransistorn (BJT) förstärkare, tillsammans med vanliga - emitter- och vanliga samlarförstärkare. I en gemensam baskonfiguration är transistorns basterminal den gemensamma terminalen mellan ingångs- och utgångssignalerna.

Den vanliga basförstärkaren erbjuder flera unika egenskaper. Den har en högspänningsförstärkning, en låg ingångsmotstånd och en hög utgångsmotstånd. Det ger också en icke -inverterande spänningsförstärkning, vilket innebär att utgångssignalen är i fas med insignalen. Dessa egenskaper gör det lämpligt för specifika applikationer såsom högfrekvensförstärkare och impedansmatchningskretsar.

Definiera ingångsmotstånd

Ingångsmotstånd, betecknad som (r_ {in}), är en avgörande parameter i alla förstärkarkretsar. Det representerar motsvarande motstånd som ingångskällan "ser" när den är ansluten till förstärkaren. Med andra ord är det förhållandet mellan förändringen i ingångsspänningen ((\ delta v_ {in})) och förändringen i ingångsström ((\ delta i_ {in})) vid förstärkarnas ingångsterminaler.

Matematiskt, (r_ {in} = \ frac {\ delta v_ {in}} {\ delta i_ {in}})

För en gemensam basförstärkare är ingångsmotståndet relativt lågt jämfört med andra förstärkarkonfigurationer. Denna låga ingångsmotstånd är ett resultat av hur transistorn fungerar i den vanliga baskonfigurationen.

Beräkna ingångsmotståndet för en gemensam basförstärkare

För att beräkna ingångsmotståndet för en gemensam basförstärkare kan vi börja med den lilla signalmodellen för en bipolär korsningstransistor. I den lilla signalmodellen kan transistorn representeras av en strömkontrollerad strömkälla och en uppsättning motstånd.

För en gemensam basförstärkare med en NPN BJT kan ingångsmotståndet approximeras med följande formel:

(R_ {in} = \ frac {r_ {e}} {1 + \ beta})

där (r_ {e}) är den lilla signal emittermotståndet och (\ beta) är transistorns nuvarande förstärkning.

Den lilla signal emittermotståndet (R_ {e}) kan beräknas med formeln:

(r_ {e} = \ frac {v_ {t}} {i_ {e}})

där (v_ {t}) är den termiska spänningen (ungefär 26 mV vid rumstemperatur) och (i_ {e}) är DC -emitterströmmen.

Låt oss ta ett exempel för att illustrera denna beräkning. Anta att vi har en gemensam basförstärkare med en DC -emitterström (i_ {e} = 1 \ rymd MA). Först beräknar vi det lilla signal emittermotståndet:

(r_ {e} = \ frac {v_ {t}} {i_ {e}} = \ frac {26 \ rymd mv} {1 \ rymd ma} = 26 \ rymd \ omega)

Förutsatt att en nuvarande förstärkning (\ beta = 100) är ingångsmotståndet för den vanliga basförstärkaren:

(R_ {in} = \ frac {r_ {e}} {1+ \ beta} = \ frac {26 \ Space \ omega} {1 + 100} \ cobX0.26 \ Space \ omega)

Varför den låga ingångsmotståndet är viktigt

Den låga ingångsmotståndet för en gemensam basförstärkare har flera konsekvenser för kretsdesign.

1. Signkällkrav
En låg ingångsmotstånd innebär att förstärkaren drar en relativt stor ström från insignalkällan. Detta kräver att signalkällan har en låg utgångsmotstånd för att undvika betydande signaldämpning. Om signalkällan har en hög utgångsmotstånd kommer ett stort spänningsfall att ske över källmotståndet, vilket minskar den spänningen som finns vid ingången till förstärkaren.

2. Impedansmatchning
I vissa applikationer är impedansmatchning avgörande för att maximera kraftöverföringen mellan signalkällan och förstärkaren. Den låga ingångsmotståndet för den vanliga basförstärkaren kan användas för att matcha den låga utgångsresistensen för vissa signalkällor, såsom antenner eller låga impedanssensorer. Detta möjliggör effektiv överföring av kraft från källan till förstärkaren.

3. Hög frekvensprestanda
Den låga ingångsmotståndet för den vanliga basförstärkaren bidrar till dess utmärkta höga frekvensprestanda. Vid höga frekvenser kan transistornas ingångskapacitans ha en betydande inverkan på förstärkarens prestanda. Den låga ingångsmotståndet hjälper till att minska effekten av ingångskapacitansen, vilket gör att förstärkaren kan fungera vid högre frekvenser utan signifikant signalförvrängning.

Tillämpningar av gemensamma basförstärkare med låg ingångsmotstånd

De unika egenskaperna hos den vanliga basförstärkaren, inklusive dess låga ingångsmotstånd, gör den lämplig för en mängd olika applikationer.

1. RF -förstärkare
I radiofrekvenskretsar används ofta den vanliga basförstärkaren som en förförstärkare eller ett förarstadium. Dess låga ingångsmotstånd kan matchas med den låga impedansen av RF -antenner, och dess höga frekvensprestanda gör det möjligt att förstärka RF -signaler utan betydande distorsion.

2. Aktuella buffertar
Den vanliga basförstärkaren kan användas som en aktuell buffert för att isolera en hög - impedansbelastning från en låg - impedanskälla. Förstärkarens låga ingångsmotstånd kan den dra ström från källan utan att ladda den, medan den höga utgångsmotståndet gör det möjligt att driva belastningen effektivt.

3. Impedans matchande nätverk
Som nämnts tidigare kan den låga ingångsmotståndet för den vanliga basförstärkaren användas i impedansmatchande nätverk. Genom att matcha ingångsmotståndet för förstärkaren mot signalkällans utgångsresistens kan maximal kraftöverföring uppnås.

Våra transistorer för vanliga basförstärkare

Som transistorleverantör erbjuder vi ett brett utbud av högkvalitativa transistorer som är lämpliga för vanliga basförstärkare. VårTransistorProdukter är utformade för att ge utmärkt prestanda, tillförlitlighet och effektivitet.

Vi förstår vikten av ingångsmotstånd och andra viktiga parametrar i förstärkaresign. Det är därför våra transistorer väljs noggrant och testas för att säkerställa att de uppfyller de strikta kraven i olika applikationer. Oavsett om du arbetar med en högfrekvens RF -förstärkare eller en enkel strömbuffertkrets, har vi rätt transistor för dig.

Om du är intresserad av att lära dig mer om våra transistorprodukter eller har specifika krav för din vanliga basförstärkaresign uppmuntrar vi dig att kontakta oss för en upphandlingsdiskussion. Vårt team av experter är redo att hjälpa dig att hitta de bästa lösningarna för dina behov.

Referenser

1. Sedra, AS, & Smith, KC (2015). Mikroelektroniska kretsar. Oxford University Press.
2. Boylestad, RL, & Nashelsky, L. (2013). Elektroniska enheter och kretsteori. Pearson.
3. Razavi, B. (2017). Grunder i mikroelektronik. Wiley.