Amplificador de emissor comum - características, polarização, exemplos resolvidos

Essa configuração é conhecida como configuração de emissor comum porque aqui o emissor é usado como o terminal negativo comum para o sinal de base de entrada e a carga de saída. Em outras palavras, o terminal emissor torna-se o terminal de referência para os estágios de entrada e saída (o que significa comum para os terminais de base e coletor).

O amplificador emissor comum é a configuração de transistor mais comumente usada pode ser visto na Fig. 3.13 abaixo para ambos os transistores pnp e npn.

Basicamente, aqui o terminal de base do transistor é usado como a entrada, o coletor é configurado como a saída e o emissor é conectado com o mesmo a ambos (por exemplo, se o transistor for NPN, o emissor pode ser unido à referência de linha de terra), por isso recebe o nome de emissor comum. Para um FET, o circuito análogo é denominado amplificador de fonte comum.

Características Comuns do Emissor

Assim como configuração de base comum aqui também duas faixas de características tornam-se novamente essenciais para explicar completamente a natureza da configuração do emissor comum: uma para o circuito de entrada ou base-emissor e a próxima para o circuito de saída ou coletor-emissor.

Esses dois conjuntos são mostrados na Fig. 3.14 abaixo:

As direções de fluxo da corrente para o emissor, coletor e base são indicadas de acordo com a regra convencional padrão.

Embora a configuração tenha mudado, o relacionamento para o fluxo atual que foi estabelecido em nossa configuração de base comum anterior ainda se aplica aqui sem nenhuma modificação.

Isso pode ser representado como: eu É = Eu C + I B e eu C = Eu É .

Para nossa configuração atual de emissor comum, as características de saída indicadas são uma representação gráfica da corrente de saída (I C ) versus tensão de saída (V ESTA ) para um conjunto selecionado de valores de corrente de entrada (I B )

As características de entrada podem ser vistas como um gráfico da corrente de entrada (I B ) contra a tensão de entrada (V ESTAR ) para um determinado conjunto de valores de tensão de saída (V ESTA )

Observe que as características da Fig. 3.14 indicam o valor de I B em microamperes, em vez de miliamperes para IC.

Também descobrimos que as curvas de I B não são perfeitamente horizontais como os obtidos para eu É na configuração de base comum, o que implica que a tensão coletor-emissor tem a capacidade de afetar o valor da corrente de base.

A região ativa para a configuração de emissor comum pode ser entendida como aquela seção do quadrante superior direito que possui a maior quantidade de linearidade, ou seja, aquela área específica onde as curvas para I B tendem a ser praticamente retos e uniformemente espalhados.

Na Fig. 3.14a esta região pode ser testemunhada no lado direito da linha tracejada vertical em V Cesate e sobre a curva de I B igual a zero. A região à esquerda de V Cesate é conhecida como região de saturação.

Dentro da região ativa de um amplificador emissor comum, a junção coletor-base terá polarização reversa, enquanto a junção base-emissor terá polarização direta.

Se você se lembra, esses eram exatamente os mesmos fatores que persistiam na região ativa da configuração de base comum. A região ativa da configuração do emissor comum pode ser implementada para amplificação de tensão, corrente ou potência.

A região de corte para a configuração do emissor comum não parece ser bem caracterizada em comparação com a configuração da base comum. Observe que nas características do coletor da Fig. 3.14 o I C não é realmente igual a zero enquanto eu B é zero.

Para a configuração de base comum, sempre que a corrente de entrada I É acontece estar perto de zero, a corrente do coletor torna-se igual apenas à corrente de saturação reversa I O QUE , para que a curva I É = 0 e o eixo de tensão era um, para todas as aplicações práticas.

A causa para esta variação nas características do coletor pode ser avaliada com as modificações apropriadas das Eqs. (3.3) e (3.6). conforme indicado abaixo:

Avaliando o cenário discutido acima, onde IB = 0 A, e substituindo um valor típico como 0,996 por α, somos capazes de alcançar uma corrente de coletor resultante conforme expresso abaixo:

Se considerarmos eu CBO como 1 μA, a corrente de coletor resultante com I B = 0 A seria 250 (1 μA) = 0,25 mA, conforme reproduzido nas características da Fig. 3.14.

Em todas as nossas futuras discussões, a corrente de coletor estabelecida pela condição I B = 0 μA terá a notação conforme determinado pela seguinte Eq. (3,9).

As condições baseadas na corrente recém-estabelecida acima podem ser visualizadas na Figura 3.15 a seguir, usando suas direções de referência conforme descrito acima.

Para permitir a amplificação com distorções mínimas no modo emissor comum, o corte é estabelecido pela corrente de coletor I C = Eu CEO.

Isso significa que a área logo abaixo de I B = 0 μA deve ser evitado para garantir uma saída limpa e sem distorções do amplificador.

Como funcionam os circuitos emissores comuns

Caso você queira que a configuração funcione como uma chave lógica, por exemplo, com um microprocessador, a configuração apresentará alguns pontos de operação de interesse: primeiro como o ponto de corte e o outro como a região de saturação.

O corte pode ser idealmente definido em I C = 0 mA para o V especificado ESTA Tensão.

Desde o eu CEO eu normalmente é muito pequeno para todos os BJTs de silício, o corte pode ser implementado para troca de ações quando eu B = 0 μA ou I C = Eu CEO

Se você se lembra em nossa configuração de base comum, o conjunto de características de entrada foi aproximadamente estabelecido por meio de uma linha reta equivalente que leva ao resultado V ESTAR = 0,7 V, para todos os níveis de I É que era maior que 0 mA

Podemos aplicar o mesmo método também para uma configuração de emissor comum, que produzirá o equivalente aproximado, conforme ilustrado na Fig. 3.16.

Figura 3.16 Equivalente linear por partes para as características do diodo da Fig. 3.14b.

O resultado está em conformidade com a nossa dedução anterior, de acordo com a qual a tensão do emissor de base para um BJT dentro da região ativa ou no estado ON será 0,7 V, e isso será corrigido independentemente da corrente de base.

Exemplo prático resolvido 3.2

Como polarizar um amplificador emissor comum

A polarização de um amplificador de emissor comum de forma adequada poderia ser estabelecida da mesma maneira que foi implementada para o rede de base comum .

Suponha que você tenha um transistor npn exatamente como indicado na Fig. 3.19a, e deseje forçar uma polarização correta através dele, a fim de estabelecer o BJT na região ativa.

Para isso, você deve primeiro indicar o É direção conforme comprovado pelas marcas de seta no símbolo do transistor (ver Fig. 3.19b). Depois disso, você precisaria estabelecer as outras direções atuais estritamente de acordo com a relação jurídica atual de Kirchhoff: I C + I B = Eu É.

Posteriormente, você deve introduzir as linhas de alimentação com polaridades corretas complementando as direções de I B e eu C conforme indicado na Fig. 3.19c, e finalmente conclua o procedimento.

Da mesma forma, um pnp BJT também poderia ser polarizado em seu modo de emissor comum, para isso você simplesmente tem que inverter todas as polaridades da Fig. 3.19

Aplicação típica:

Amplificador de voltagem de baixa frequência

Uma ilustração padrão do uso de um circuito amplificador de emissor comum é demonstrada abaixo.

O circuito AC acoplado funciona como um amplificador comutador de nível. Nessa situação, a queda de tensão do emissor-base deve ser de cerca de 0,7 volts.

O capacitor de entrada C se livra de qualquer elemento DC da entrada, enquanto os resistores R1 e R2 são usados ​​para polarizar o transistor para habilitá-lo a estar em condição ativa para toda a faixa de entrada. A saída é uma replicação de cabeça para baixo do componente CA da entrada que foi aumentado pela relação RC / RE e movido por uma medida decidida por todos os 4 resistores.

Como o RC é normalmente muito grande, a impedância de saída neste circuito pode ser muito grande. Para minimizar essa preocupação, o RC é mantido o mais pequeno possível, mais o amplificador é acompanhado por um buffer de tensão, como um seguidor de emissor.

Circuitos de radiofrequência

Amplificadores de emissor comum às vezes também são usados ​​em circuitos de radiofrequência , como para amplificar sinais fracos obtidos através de uma antena. Em casos como este, ele é comumente substituído pelo resistor de carga que inclui um circuito sintonizado.

Isso pode ser feito para restringir a largura de banda a alguma banda fina estruturada em toda a frequência de operação desejada.

Além disso, ele permite que o circuito trabalhe em frequências maiores porque o circuito sintonizado permite que ele ressoe qualquer capacitância intereletrodo e run-a-way, que geralmente proíbe a resposta de frequência. Emissores comuns também podem ser amplamente usados ​​como amplificadores de baixo ruído.