Amplifikatorë me emiter të përbashkët

Hyrje

Fig.1 Qarku themelor me emiter të përbashkët-NPN

Në elektronikë transistori BJT në konfiguracion me emiter të përbashkët (i njohur edhe si qarku me emiter të përtokezuar) është njëri prej tri konfiguracioneve të transistorëve bipolar me kontakt, që zakonisht përdoret si amplifikator i tensionit. Në këtë qark terminali i bazës shërben si hyrje ndërsa terminali i kolektorit si dalje e qarkut, ndërsa emiteri është i përbashkët për të dytë. Qarku analog i transisotrit me efekt të fushës është konfiguracion me surs të përbashkët.

Amplifikatorët me emiter të përbashkët janë përforcues që japin sinjalin në dalje të shfazuar për 180 nga sinjali në hyrje, dhe mund të ketë përforcim shumë të lartë që ndryshon shumë nga një transistor në tjetrin. Amplifikimi është një funksion i fuqishëm i temperaturës dhe rrymës së polarizimit, dhe kështuqë amplifikimi është pothuajse i paparashikueshëm. Stabiliteti është një problem tjetër i lidhur për qarqet e këtilla për reagime padashje pozitive që mund të jenë të pranishme.

Amplifikatorët me emiter të përbashkët

Në këtë seksion do të analizohet amplifikatori i parë nga tre amplifikatorët themelor – qarku me emiter të përbashkët. Gjatë analizës do të shfrytëzohet qarku ekuivalent në Fig.2, në pergjithesi do te shfrytëzohet modeli hibrid π, si më i përshtatshëm.

Fig2. Qarku themelor me emiter të përbashkët me polarizim me ndarës të tensionit me një kapacitet të kupulimit

Në figurë është paraqitur qarku themelor me emiter të përbashkët me polarizim me ndarës të tensionit. Nga figura shihet se emiteri është përtokezuar prej nga edhe vjen emri me emiter të përbashkët. Sinjali nga burimi i sinjalit është i lidhur në bazëe përmes kapacitetit të kupulimit C_C, i cili siguron izolim për komponentën njëkahore në mes amplifikatorit dhe burimit të sinjalit. Polarizimi njëkahor i transistorit është siguruar me R₁ dhe R₂, dhe ky polarizim nuk trazohet kur burimi i sinjalit lidhet përmes kapacitetit në amplifikator.

Nëse sinjali i burimit është tension sinusoidal me frekuencë f, atëherë moduli i impedancës së kapacitetit është

$Z_{\text{C}}={\frac {1}{2\pi C_{\text{S}}}}$ .

Zakonisht moduli i kësaj impedance është më i vogël se rezistenca ekuivalente e Thevenin-it në terminalet e kapacitetit, e cila në këtë rast është R₁||R²||r_π. Prandaj mund të përvetësojmë se kapaciteteti, në esencë, paraqet lidhje të shkurtë për sinjalet me frekuencë më të lartë se 2 kHz. Ne gjithashtu nuk kemi përfillur asnjë efekt brenda transistorit. Me këto përvetësime, në këtë kapitull do të supozojmë se frekuenca e sinjalit është mjaft e lartë ashtu që çfarëdo kapaciteti i kupulimit do të veprojë si lidhje e shkurtë, dhe është gjithashtu nga ana tjetër mjaft e ulët që kapacitetet e brendshme të transistorit të mos përfillen. Frekuencat e tilla janë frekuencat e mesme ose thjeshtë frekuencat në brezin e mesëm frekuence të amplifikatorit. Qarku ekuivalent π do të duket si në Fig.3

Fig.3 Qarku ekuivalent me parametra hibrid π

Qarku me rezistencë të emiterit

Fig.4 Qarku themelor me emiter të përbashkët me polarizim me ndarës të tensionit me një kapacitet të kupulimit dhe me rezistencë emiteriale

Me një ndryshim të vogël të parametrave hyrës psh vetëm të tensionit B-E të kyqjes pika e punës së transistorit do të ndryshojë shumë, prandaj ky qark nuk është praktik, për ta përmirësuar këtë të metë lidhet një rezistencë në qarkun e emiterit.

A_{\text{v}}\triangleq {\frac {v_{\text{dal}}}{v_{\text{hyr}}}}={\frac {-\beta R_{\text{C}}}{(1+\beta )R_{\text{E}}+r_{\pi }}}\approx -{\frac {R_{\text{C}}}{R_{\text{E}}}}\qquad ({\text{ku}}\quad (1+\beta )R_{\text{E}}\gg r_{\pi }).\,

Nga kjo shprehje shihet se ky përforcim tani më pak varet nga parametrat e kyqjes se në rastin kur nuk kemi rezistencë emiteriale R_E.

Qarku me efekt të urëzimit të emiterit

Ka raste kur rezistenca e emiterit duhet të jetë shumë e madhe për nevoja të projektimit të kushteve njëkahore, por kjo e degradon dukshëm përforcimin e tensionit për sinjale të vogla. Prandaj për evitimin e humbjeve të panevojshme të sinjaleve alternative rezistenca e emiterit R_E pjesërisht ose në tërësi mund të urëzohet me një kapacitet C_C. Për ta bërë këtë urëzim duhet të përmbushet kushti:

$10X_{\text{C}}\leq R_{\text{E}}$ (ku me X_C është shënuar impedanca e kapacitetit të kupulimit)

Stabiliteti është një masë e asaj se sa mirë është dizajnuar një amplifikator që të mos ketë ndikime me ndryshimin e temperaturës ose faktorëve tjerë. Edhepse me urëzim te R_E kemi një amplifikim max. të tensionit, kemi një problem tjetër në stabilitetin sepse A_V, varet nga r_π, e r_π varet nga I_E dhe nga temperatura. Kjo shkakton që amplifikimi të jetë jostabil me ndërrim të temperaturës, sepse kur r_π rritet, amplifikimi zvogëlohet, dhe anasjelltas.

Sidoqoftë me R_E të paurëzuar, amplifikimi është më pak i varur nga r_π, nëse $r_{\pi }\leq R_{\text{E}}$ amplifikimi nuk është fare i varur nga r_π .

A_{\text{v}}\triangleq {\frac {v_{\text{dal}}}{v_{\text{hyr}}}}={\frac {R_{\text{C}}}{R_{\text{E}}}}

Kështuqë metoda më e mirë për ta minimizuar këtë efekt duke mos humbur amplifikimin e tensionit, do të arrihet me urëzim të pjesshëm.

Karakteristikat

Për frekuenca të ulëta duke përdorur modelin e parametrave hibrid π, karakteristikat për sinjale të vogla mund të shprehen :

	Definicioni	Shprehja
Amplifikimi i rrymës	$A_{\text{i}}\triangleq {\frac {i_{\text{dal}}}{i_{\text{hyr}}}}\,$	$\beta \,$
Amplifikimi i tensionit	$A_{\text{v}}\triangleq {\frac {v_{\text{dal}}}{v_{\text{hyr}}}}\,$	${\begin{matrix}-{\frac {\beta R_{\text{C}}}{r_{\pi }+(\beta +1)R_{\text{E}}}}\end{matrix}}\,$
Rezistenca hyrëse	$r_{\text{in}}\triangleq {\frac {v_{\text{hyr}}}{i_{\text{hyr}}}}\,$	$r_{\pi }+(\beta +1)R_{\text{E}}\,$
Rezistenca dalëse	$r_{\text{out}}\triangleq {\frac {v_{\text{dal}}}{i_{\text{dal}}}}\,$	$R_{\text{C}}\,$

Përdorimi i tyre

Amplifikimi i tensioneve me frekuencë të ulët

Një shembull tipik i përdorimit të një amplifikatori me emiter të përbashket është paraqitur në Fig. 5

Fig.5Një amplifikator NPN me emiter të pëbashkët , dhe me rezitencë emiteriale. VBE = 0.65

Kondensatori hyrës C_C heq çdo komponent të vazhdueshme në hyrje, dhe rezistorët R₁ dhe R₂ e polarizojnë qarkun që do të punoj në regjionin aktiv gjatë tërë sinjalit hyrës. Dalja është një kopje e shfazuar e komponentës AC nga sinjali hyrës, që është amplifikuar me koeficientin R_C/R_E dhe e zhvendosur për një sasi të cakutar nga të katër rezistorët. Për shkak se R_C është zakonisht e lartë, rezistenca dalëse e qarkut mund të shumë e lartë. Për të lehtësuar këtë problem, R_C është mbajtur sa më e vogël që është e mundur dhe amplifikatori është i ndjekur me një tampon (buffer) tensioni sikur një ndjekës – emiteri.

Radio

Amplifikatorët me emitër të perbashkët gjithashtu përdoren në qarqet frekuencore të radios, për shembull të amplifikoj sinjalet e zbehta të marra nga antena. Në këtë rast është e volitshme ta zëvendësojmë rezistencën e ngarkesës me një qark të akorduar (Tuned circuits). Kjo mund të bëhet për ta limituar gjerësinë e një grupi të ngushtë të frekuencash të perqëndruara rreth asaj që të operojnë për një qëlllim. Çka është me rëndësi, se gjithashtu e mundëson qarkun të punojë në frekuenca të larta si qark i akorduar, mund të përdoret për çfarëdo resonace ndërmjet elektrodave dhe kapaciteteve lëvizëse, e cila zakonisht i kufizon thirrjet e frekuencave. Qarqet me emiter të përbashkët janë gjithashtu shpesh të dobishëm si amplifikator të pa zë- me zhurmë të vogël.