Vad är spänningsförstärkningen för en gemensam emitterförstärkare?

Som en erfaren transistorleverantör har jag stött på många förfrågningar om de tekniska aspekterna av transistorer, särskilt när det gäller spänningsförstärkningen för en gemensam emitterförstärkare. I den här bloggen kommer jag att fördjupa begreppet spänningsförstärkning i en gemensam emitterförstärkare, dess betydelse, hur den beräknas och faktorer som påverkar det.

Förstå den vanliga emitterförstärkaren

Innan vi dyker in i spänningsförstärkning, låt oss kort förstå vad en vanlig emitterförstärkare är. En vanlig emitterförstärkare är en av de mest använda transistorförstärkarkonfigurationerna. I denna installation är transistorterminalen för transistorn gemensam för både ingångs- och utgångskretsarna. Ingångssignalen appliceras mellan basen och emitteren, medan utgången tas från samlaren och emitteren.

Den vanliga emitterförstärkaren erbjuder flera fördelar. Det ger både ström- och spänningsförstärkning, vilket gör den lämplig för en mängd olika applikationer som ljudförstärkare, radiofrekvensförstärkare och signalbehandlingskretsar. Fasförhållandet mellan ingångs- och utgångssignalerna är 180 grader, vilket innebär att när insignalen ökar minskar utgångssignalen och vice versa.

Vad är spänningsförstärkning?

Spänningsförstärkning är en grundläggande parameter i förstärkarkretsar. Det definieras som förhållandet mellan utgångsspänningen och ingångsspänningen. Matematiskt kan det uttryckas som:
[A_v = \ frac {v_ {out}} {v_ {in}}]
där (a_v) är spänningsförstärkningen, (v_ {out}) är utgångsspänningen, och (v_ {in}) är ingångsspänningen.

I samband med en gemensam emitterförstärkare indikerar spänningsförstärkningen hur mycket ingångsspänningssignalen förstärks vid utgången. Till exempel, om spänningsförstärkningen för en gemensam emitterförstärkare är 100, betyder det att utgångsspänningen är 100 gånger ingångsspänningen. En högspänningsförstärkning är ofta önskvärd i applikationer där en svag insignal måste förstärkas till en användbar nivå.

Beräkna spänningsförstärkningen för en gemensam emitterförstärkare

Spänningsförstärkningen för en gemensam emitterförstärkare kan beräknas med olika metoder, beroende på detaljnivån och noggrannhet som krävs.

Förenklad modell

I en förenklad modell, förutsatt att en linjär operation av transistorn och försummar vissa icke -idealiteter, kan spänningsförstärkningen för en gemensam emitterförstärkare med ett obehållet emittermotstånd ((R_E)) approximeras som:
[A_v = -\ frac {r_c} {r_e+r_e}]
där (r_c) är samlarmotståndet, (r_e) är den lilla signal emittermotståndet, och (r_e) är emittermotståndet. Det negativa tecknet indikerar 180 -graders fasförskjutning mellan ingångs- och utgångssignalerna.

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 den lugna emitterströmmen.

Om emittermotståndet (R_E) förbikopplas av en kondensator (som shorts det vid signalfrekvensen), förenklar spänningsförstärkningen:
[A_v = -\ frac {r_c} {r_e}]

Hybrid - P -modell

För en mer exakt beräkning kan transistorns hybrid - π användas. Hybrid -π -modellen tar hänsyn till transistorns interna kapacitanser och motstånd. Med hjälp av denna modell blir spänningsförstärkningsformeln mer komplex och involverar parametrar såsom transkonduktans ((g_m)) för transistorn, ingångsimpedansen och belastningsimpedansen.

Transkonduktansen (g_m) ges av:
[g_m = \ frac {i_c} {v_t}]
där (i_c) är samlarströmmen.

Spänningsförstärkningen med hjälp av hybrid - π -modellen kan uttryckas som:
[A_v = -g_m (r_c || r_l)]
där (r_l) är belastningsmotståndet anslutet till förstärkarens utgång.

Faktorer som påverkar spänningsförstärkningen

Flera faktorer kan påverka spänningsförstärkningen för en gemensam emitterförstärkare:

Transistorparametrar

• ß (nuvarande vinst): Den nuvarande förstärkningen av transistorn ((\ beta)) påverkar ingångsimpedansen och förstärkarens totala prestanda. En högre (\ beta) leder i allmänhet till en högre ingångsimpedans, vilket i sin tur kan påverka spänningsförstärkningen.
• Tidig spänning ((V_A)): Den tidiga spänningen är en parameter som står för variationen i samlarströmmen med samlarens emitterspänning. En högre tidig spänning resulterar i en mer konstant samlarström och kan förbättra förstärkarens linearitet och spänningsförstärkning.

Kretskomponenter

• Samlarmotstånd ((R_C)): Att öka värdet på samlarmotståndet (R_C) ökar i allmänhet spänningsförstärkningen, vilket framgår av förstärkningsformlerna. En mycket stor (R_C) kan emellertid leda till mättnad av transistorn.
• Emittermotstånd ((r_e)): Som nämnts tidigare minskar förekomsten av ett obebrypassed emittermotstånd (R_E) spänningsförstärkningen. Att kringgå emittermotståndet med en kondensator kan öka förstärkningen avsevärt.
• Lastmotstånd ((R_L)): Lastmotståndet anslutet till förstärkarens utgång påverkar spänningsförstärkningen. En högre belastningsmotstånd resulterar i allmänhet i en högre spänningsförstärkning.

Temperatur

Temperaturen kan ha en betydande inverkan på spänningsförstärkningen för en gemensam emitterförstärkare. Den termiska spänningen (V_T) ökar med temperaturen, vilket påverkar den lilla signal emittermotståndet (R_E). Transistorns nuvarande förstärkning (\ beta) kan också variera med temperaturen, vilket leder till förändringar i spänningsförstärkningen.

Betydelse

Spänningsförstärkningen för en gemensam emitterförstärkare är avgörande i olika applikationer:

Ljudförstärkning

I ljudförstärkare krävs en högspänningsförstärkning för att förstärka de svaga ljudsignalerna från källor som mikrofoner eller musikspelare till en nivå som kan driva högtalare. Den vanliga emitterförstärkarens förmåga att tillhandahålla både spänning och strömförstärkning gör den lämplig för detta ändamål.

Radiofrekvens (RF) förstärkning

I RF -kretsar används vanliga emitterförstärkare för att förstärka radiofrekvenssignaler. Spänningsförstärkningen hjälper till att öka de svaga RF -signalerna som mottas av antenner till en nivå som kan behandlas av de efterföljande stadierna av radiomottagaren.

Signalbehandling

Vid signalbehandlingsapplikationer kan spänningsförstärkningen för en gemensam emitterförstärkare användas för att förbättra amplituden för små amplitudsignaler för ytterligare bearbetning, såsom filtrering, modulering eller demodulering.

Våra erbjudanden som transistorleverantör

Hos vårt företag förstår vi vikten av högkvalitativa transistorer för att uppnå den önskade spänningsförstärkningen gemensamt - emitterförstärkare. Vi erbjuder ett brett utbud av transistorer med olika specifikationer och egenskaper för att tillgodose våra kunders olika behov.

Våra transistorer väljs noggrant och testas för att säkerställa deras prestanda och tillförlitlighet. Oavsett om du behöver transistorer för låga kraftljudförstärkare eller högfrekvens RF -applikationer, har vi rätt produkter åt dig. Du kan utforska vårTransistorErbjudanden för att hitta den bästa passformen för ditt projekt.

Om du vill optimera spänningsförstärkningen för din vanliga emitterförstärkare är vårt tekniska supportteam redo att hjälpa dig. Vi kan hjälpa dig att välja lämpliga transistorer och ge vägledning om kretsdesign för att uppnå önskad prestanda.

Kontakta oss för upphandling

Om du är intresserad av att köpa transistorer för dina förstärkarprojekt inbjuder vi dig att kontakta oss för upphandling. Vårt säljteam är angelägen om att diskutera dina krav och ge dig konkurrenskraftig prissättning och utmärkt service. Oavsett om du är en liten skala hobbyist eller en stor skala tillverkare, är vi engagerade i att tillgodose dina transistorbehov.

Referenser

• Sedra, AS, & Smith, KC (2015). Mikroelektroniska kretsar. Oxford University Press.
• Boylestad, RL, & Nashelsky, L. (2013). Elektroniska enheter och kretsteori. Pearson.