Principe de fonctionnement du transistor à émetteur commun. Transistors bipolaires : circuits de commutation. Circuit de connexion pour un transistor bipolaire à émetteur commun. Caractéristiques statiques des transistors bipolaires

15.04.2019

Donc, la troisième et dernière partie de l'histoire des transistors bipolaires sur notre site Web =) Aujourd'hui, nous allons parler de l'utilisation de ces merveilleux appareils comme amplificateurs, envisageons la possibilité circuits de commutation à transistors bipolaires et leurs principaux avantages et inconvénients. Commençons !

Ce circuit est très efficace lors de l'utilisation de signaux haute fréquence. En principe, c'est la raison pour laquelle le transistor est activé en premier lieu. Les très gros inconvénients sont la faible résistance d'entrée et, bien sûr, le manque d'amplification du courant. Voyez par vous-même, en entrée nous avons le courant de l'émetteur, en sortie.

Autrement dit, le courant de l’émetteur est supérieur au courant du collecteur d’une petite quantité du courant de base. Cela signifie qu'il n'y a pas de gain de courant, mais que le courant de sortie est légèrement inférieur au courant d'entrée. Bien que par contre ce circuit ait un coefficient de transfert de tension assez important) Ce sont les avantages et les inconvénients, continuons...

Schéma de connexion d'un transistor bipolaire avec un collecteur commun

Voici à quoi ressemble le schéma de câblage d'un transistor bipolaire avec un collecteur commun. Cela ne vous rappelle rien ?) Si nous regardons le circuit sous un angle légèrement différent, nous reconnaissons ici notre vieil ami - l'émetteur suiveur. Il y a eu presque un article entier à ce sujet (), nous avons donc déjà couvert tout ce qui concerne ce schéma. En attendant, nous attendons le circuit le plus couramment utilisé - avec un émetteur commun.

Circuit de connexion pour un transistor bipolaire à émetteur commun.

Ce circuit a gagné en popularité pour ses propriétés amplificatrices. De tous les circuits, il donne le plus grand gain de courant et de tension ; par conséquent, l'augmentation de la puissance du signal est également importante. L'inconvénient du circuit est que les propriétés d'amplification sont fortement influencées par l'augmentation de la température et de la fréquence du signal.

Nous avons fait connaissance avec tous les circuits, regardons maintenant de plus près le dernier (mais non le moindre) circuit amplificateur basé sur un transistor bipolaire (avec un émetteur commun). Tout d’abord, décrivons-le un peu différemment :

Il y a un inconvénient ici : l'émetteur mis à la terre. Lorsque le transistor est rendu passant de cette manière, des distorsions non linéaires se produisent à la sortie, qui doivent bien entendu être combattues. La non-linéarité se produit en raison de l'influence de la tension d'entrée sur la tension de jonction émetteur-base. En effet, il n'y a rien de « supplémentaire » dans le circuit émetteur ; la totalité de la tension d'entrée s'avère être appliquée précisément à la jonction base-émetteur. Pour faire face à ce phénomène, on ajoute une résistance au circuit émetteur. Nous obtenons donc rétroaction négative.

Qu'est-ce que c'est?

Pour le dire brièvement, alors principe inverse négatifème communications réside dans le fait qu'une partie de la tension de sortie est transférée à l'entrée et soustraite du signal d'entrée. Naturellement, cela entraîne une diminution du gain, puisque l'entrée du transistor, en raison de l'influence du feedback, recevra une valeur de tension inférieure à celle en l'absence de feedback.

Néanmoins, les retours négatifs nous sont très utiles. Voyons comment cela contribuera à réduire l'influence de la tension d'entrée sur la tension entre la base et l'émetteur.

Ainsi, même s'il n'y a pas de retour, une augmentation du signal d'entrée de 0,5 V entraîne la même augmentation. Tout est clair ici 😉 Et maintenant ajoutons des commentaires ! Et de la même manière, on augmente la tension d'entrée de 0,5 V. Suite à cela, , augmente, ce qui entraîne une augmentation du courant de l'émetteur. Et une augmentation entraîne une augmentation de la tension aux bornes de la résistance de rétroaction. Il semblerait, qu'est-ce qui ne va pas avec ça ? Mais cette tension est soustraite de l’entrée ! Regardez ce qui s'est passé :

La tension d'entrée a augmenté - le courant de l'émetteur a augmenté - la tension aux bornes de la résistance de rétroaction négative a augmenté - la tension d'entrée a diminué (en raison de la soustraction) - la tension a diminué.

Autrement dit, une rétroaction négative empêche la tension base-émetteur de changer lorsque le signal d'entrée change.

En conséquence, notre circuit amplificateur avec un émetteur commun a été complété par une résistance dans le circuit émetteur :

Il y a un autre problème avec notre amplificateur. Si une valeur de tension négative apparaît à l'entrée, le transistor se fermera immédiatement (la tension de base deviendra inférieure à la tension de l'émetteur et la diode base-émetteur se fermera) et rien ne se passera à la sortie. Ce n'est en quelque sorte pas très bon) Par conséquent, il est nécessaire de créer biais. Cela peut être fait en utilisant un diviseur comme suit :

Nous avons une telle beauté 😉 Si les résistances sont égales, alors la tension sur chacune d'elles sera égale à 6V (12V/2). Ainsi, en l'absence de signal à l'entrée, le potentiel de base sera de +6V. Si une valeur négative, par exemple -4V, arrive à l'entrée, alors le potentiel de base sera égal à +2V, c'est-à-dire que la valeur est positive et n'interfère pas avec le fonctionnement normal du transistor. Voilà à quel point il est utile de créer un décalage dans le circuit de base)

Autrement, comment pourrions-nous améliorer notre système...

Faites-nous savoir quel signal nous allons amplifier, c'est-à-dire que nous connaissons ses paramètres, notamment la fréquence. Ce serait génial s'il n'y avait rien à l'entrée sauf le signal amplifié utile. Comment s’en assurer ? Bien sûr, en utilisant un filtre passe-haut) Ajoutons un condensateur qui, en combinaison avec une résistance de polarisation, forme un filtre passe-haut :

C'est ainsi que le circuit, dans lequel il n'y avait presque rien à part le transistor lui-même, a été envahi par des éléments supplémentaires 😉 Peut-être qu'on s'arrêtera là ; il y aura bientôt un article consacré au calcul pratique d'un amplificateur basé sur un transistor bipolaire. Nous n'y compilerons pas seulement schéma de circuit d'amplificateur, mais nous calculerons également les valeurs nominales de tous les éléments et sélectionnerons en même temps un transistor adapté à nos besoins. À bientôt! =)

Les explications nécessaires ont été données, entrons dans le vif du sujet.

Transistors. Définition et historique

Transistor- un dispositif électronique à semi-conducteur dans lequel le courant dans un circuit de deux électrodes est contrôlé par une troisième électrode. (transistors.ru)

Les transistors à effet de champ ont été les premiers à être inventés (1928) et les transistors bipolaires sont apparus en 1947 aux Bell Labs. Et ce fut, sans exagération, une révolution dans l’électronique.

Très rapidement, les transistors remplacent les tubes à vide dans divers appareils électroniques. À cet égard, la fiabilité de ces dispositifs a augmenté et leur taille a considérablement diminué. Et à ce jour, aussi « sophistiqué » soit-il, le microcircuit contient encore de nombreux transistors (ainsi que des diodes, des condensateurs, des résistances, etc.). Seulement les très petits.

À propos, les « transistors » étaient initialement des résistances dont la résistance pouvait être modifiée en fonction de la quantité de tension appliquée. Si nous ignorons la physique des processus, alors un transistor moderne peut également être représenté comme une résistance qui dépend du signal qui lui est fourni.

Quelle est la différence entre les transistors à effet de champ et les transistors bipolaires ? La réponse réside dans leurs noms mêmes. Dans un transistor bipolaire, le transfert de charge implique Et des électrons, Et trous («encore» - deux fois). Et sur le terrain (aka unipolaire) - ou des électrons, ou trous.

En outre, ces types de transistors diffèrent selon les domaines d'application. Les bipolaires sont principalement utilisés dans la technologie analogique et ceux de terrain - dans la technologie numérique.

Et enfin : le principal domaine d'application de tous les transistors- renforcement d'un signal faible grâce à une source d'alimentation supplémentaire.

Transistor bipolaire. Principe de fonctionnement. Principales caractéristiques

Un transistor bipolaire se compose de trois régions : émetteur, base et collecteur, chacune étant alimentée en tension. Selon le type de conductivité de ces zones, on distingue les transistors n-p-n et p-n-p. Généralement, la zone du collecteur est plus large que la zone de l'émetteur. La base est constituée d'un semi-conducteur légèrement dopé (c'est pourquoi sa résistance est élevée) et est très fine. Étant donné que la zone de contact émetteur-base est nettement plus petite que la zone de contact base-collecteur, il est impossible d'échanger l'émetteur et le collecteur en changeant la polarité de connexion. Le transistor est donc un dispositif asymétrique.

Avant d’examiner la physique du fonctionnement d’un transistor, décrivons le problème général.

Il se présente comme suit : un fort courant circule entre l'émetteur et le collecteur ( courant de collecteur), et entre l'émetteur et la base il y a un faible courant de commande ( courant de base). Le courant du collecteur changera en fonction du changement du courant de base. Pourquoi?
Considérons les jonctions p-n du transistor. Il y en a deux : l'émetteur-base (EB) et la base-collecteur (BC). Dans le mode de fonctionnement actif du transistor, le premier d'entre eux est connecté en polarisation directe et le second en polarisation inverse. Que se passe-t-il aux jonctions p-n ? Pour plus de certitude, nous considérerons un transistor n-p-n. Pour p-n-p, tout est similaire, seul le mot « électrons » doit être remplacé par « trous ».

Puisque la jonction EB est ouverte, les électrons « traversent » facilement la base. Là, ils se recombinent partiellement avec des trous, mais Ô La plupart d'entre eux, du fait de la faible épaisseur de la base et de son faible dopage, parviennent à atteindre la transition base-collecteur. Ce qui, on s’en souvient, est un biais inverse. Et comme les électrons de la base sont des porteurs de charge minoritaires, le champ électrique de la transition les aide à la surmonter. Ainsi, le courant du collecteur n’est que légèrement inférieur au courant de l’émetteur. Maintenant, surveillez vos mains. Si vous augmentez le courant de base, la jonction EB s'ouvrira davantage et davantage d'électrons pourront se glisser entre l'émetteur et le collecteur. Et comme le courant du collecteur est initialement supérieur au courant de base, ce changement sera très, très perceptible. Ainsi, le signal faible reçu à la base sera amplifié. Encore une fois, un changement important dans le courant du collecteur est le reflet proportionnel d’un petit changement dans le courant de base.

Je me souviens que le principe de fonctionnement d'un transistor bipolaire a été expliqué à mon camarade de classe à l'aide de l'exemple d'un robinet d'eau. L'eau qu'il contient correspond au courant du collecteur, et le courant de contrôle de la base correspond à la rotation du bouton. Une petite force (action de contrôle) suffit pour augmenter le débit d'eau du robinet.

En plus des processus considérés, un certain nombre d'autres phénomènes peuvent se produire au niveau des jonctions p-n du transistor. Par exemple, avec une forte augmentation de la tension à la jonction base-collecteur, la multiplication des charges par avalanche peut commencer en raison de l'ionisation par impact. Et couplé à l'effet tunnel, cela donnera d'abord une panne électrique, puis (avec l'augmentation du courant) une panne thermique. Cependant, un claquage thermique dans un transistor peut se produire sans claquage électrique (c'est-à-dire sans augmenter la tension du collecteur jusqu'à la tension de claquage). Pour cela, un courant excessif traversant le collecteur suffira.

Un autre phénomène est dû au fait que lorsque les tensions aux jonctions collecteur et émetteur changent, leur épaisseur change. Et si la base est trop fine, un effet de fermeture peut se produire (ce qu'on appelle la « perforation » de la base) - une connexion entre la jonction du collecteur et la jonction de l'émetteur. Dans ce cas, la région de base disparaît et le transistor cesse de fonctionner normalement.

Le courant de collecteur du transistor dans le mode de fonctionnement actif normal du transistor est supérieur au courant de base d'un certain nombre de fois. Ce numéro s'appelle gain actuel et est l'un des principaux paramètres du transistor. Il est désigné h21. Si le transistor est activé sans charge sur le collecteur, alors à une tension collecteur-émetteur constante, le rapport entre le courant du collecteur et le courant de base donnera gain de courant statique. Il peut être égal à des dizaines ou des centaines d'unités, mais il convient de considérer le fait que dans les circuits réels, ce coefficient est inférieur du fait que lorsque la charge est allumée, le courant du collecteur diminue naturellement.

Le deuxième paramètre important est résistance d'entrée du transistor. Selon la loi d'Ohm, c'est le rapport entre la tension entre la base et l'émetteur et le courant de commande de la base. Plus il est grand, plus le courant de base est faible et plus le gain est élevé.

Le troisième paramètre d'un transistor bipolaire est gain de tension. Il est égal au rapport de l'amplitude ou des valeurs efficaces des tensions alternatives de sortie (émetteur-collecteur) et d'entrée (base-émetteur). La première valeur étant généralement très grande (unités et dizaines de volts) et la seconde très petite (dixièmes de volts), ce coefficient peut atteindre des dizaines de milliers d'unités. Il convient de noter que chaque signal de commande de base possède son propre gain de tension.

Les transistors ont également réponse en fréquence, qui caractérise la capacité du transistor à amplifier un signal dont la fréquence se rapproche de la fréquence de coupure d'amplification. Le fait est qu'à mesure que la fréquence du signal d'entrée augmente, le gain diminue. Cela est dû au fait que le moment d'apparition des principaux processus physiques (le temps de déplacement des porteurs de l'émetteur au collecteur, la charge et la décharge des jonctions à barrière capacitive) devient proportionnel à la période de changement du signal d'entrée. . Ceux. le transistor n'a tout simplement pas le temps de réagir aux changements du signal d'entrée et, à un moment donné, cesse simplement de l'amplifier. La fréquence à laquelle cela se produit est appelée limite.

Aussi, les paramètres du transistor bipolaire sont :

collecteur-émetteur de courant inverse
à l'heure
courant de collecteur inverse
courant maximum admissible

Les symboles des transistors n-p-n et p-n-p ne diffèrent que dans le sens de la flèche indiquant l'émetteur. Il montre comment le courant circule dans un transistor donné.

Modes de fonctionnement d'un transistor bipolaire

L'option discutée ci-dessus représente le mode de fonctionnement actif normal du transistor. Cependant, il existe plusieurs autres combinaisons de jonctions p-n ouvertes/fermées, chacune représentant un mode de fonctionnement distinct du transistor.

Mode actif inversé. Ici la transition BC est ouverte, mais au contraire, la transition EB est fermée. Les propriétés d'amplification dans ce mode sont bien entendu pires que jamais, c'est pourquoi les transistors sont très rarement utilisés dans ce mode.
Mode saturation. Les deux passages sont ouverts. En conséquence, les principaux porteurs de charge du collecteur et de l'émetteur « courent » vers la base, où ils se recombinent activement avec ses principaux porteurs. En raison de l'excès de porteurs de charge qui en résulte, la résistance des jonctions de base et p-n diminue. Par conséquent, un circuit contenant un transistor en mode saturation peut être considéré comme court-circuité, et cet élément radio lui-même peut être représenté comme un point équipotentiel.
Mode coupure. Les deux transitions du transistor sont fermées, c'est-à-dire le courant des principaux porteurs de charge entre l'émetteur et le collecteur s'arrête. Les flux de porteurs de charge minoritaires ne créent que des courants de transition thermique faibles et incontrôlables. En raison de la pauvreté de la base et des transitions avec les porteurs de charge, leur résistance augmente considérablement. Par conséquent, on pense souvent qu’un transistor fonctionnant en mode coupure représente un circuit ouvert.
Mode barrière Dans ce mode, la base est connectée directement ou via une faible résistance au collecteur. Une résistance est également incluse dans le circuit collecteur ou émetteur, qui règle le courant à travers le transistor. Cela crée l'équivalent d'un circuit de diodes avec une résistance en série. Ce mode est très utile car il permet au circuit de fonctionner à presque n'importe quelle fréquence, sur une large plage de températures et est peu exigeant pour les paramètres des transistors.

Circuits de commutation pour transistors bipolaires

Étant donné que le transistor a trois contacts, en général, l'alimentation doit lui être fournie à partir de deux sources, qui produisent ensemble quatre sorties. Par conséquent, l’un des contacts du transistor doit être alimenté par une tension du même signe provenant des deux sources. Et selon le type de contact, il existe trois circuits pour connecter des transistors bipolaires : avec un émetteur commun (CE), un collecteur commun (OC) et une base commune (CB). Chacun d’eux présente à la fois des avantages et des inconvénients. Le choix entre eux se fait en fonction des paramètres qui sont importants pour nous et de ceux qui peuvent être sacrifiés.

Circuit de connexion avec émetteur commun

Ce circuit offre le plus grand gain en tension et en courant (et donc en puissance - jusqu'à des dizaines de milliers d'unités), et est donc le plus courant. Ici, la jonction émetteur-base est activée directement et la jonction base-collecteur est activée de manière inversée. Et comme la base et le collecteur sont alimentés par une tension du même signe, le circuit peut être alimenté à partir d'une seule source. Dans ce circuit, la phase de la tension alternative de sortie change de 180 degrés par rapport à la phase de la tension alternative d'entrée.

Mais en plus de tous les avantages, le système OE présente également un inconvénient important. Cela réside dans le fait qu'une augmentation de la fréquence et de la température entraîne une détérioration significative des propriétés d'amplification du transistor. Ainsi, si le transistor doit fonctionner à des fréquences élevées, il est préférable d'utiliser un circuit de commutation différent. Par exemple, avec un socle commun.

Schéma de connexion avec une base commune

Ce circuit ne fournit pas d'amplification significative du signal, mais est efficace dans les hautes fréquences, car il permet une utilisation plus complète de la réponse en fréquence du transistor. Si le même transistor est connecté d'abord selon un circuit avec un émetteur commun, puis avec une base commune, alors dans le second cas, il y aura une augmentation significative de sa fréquence de coupure d'amplification. Étant donné qu'avec une telle connexion, l'impédance d'entrée est faible et l'impédance de sortie n'est pas très élevée, les étages à transistors assemblés selon le circuit OB sont utilisés dans les amplificateurs d'antenne, où l'impédance caractéristique des câbles ne dépasse généralement pas 100 Ohms.

Dans un circuit à base commune, la phase du signal ne s'inverse pas et le niveau de bruit aux hautes fréquences est réduit. Mais comme déjà mentionné, son gain actuel est toujours légèrement inférieur à l’unité. Certes, le gain de tension ici est le même que dans un circuit avec un émetteur commun. Les inconvénients d'un circuit à base commune incluent également la nécessité d'utiliser deux alimentations.

Schéma de connexion avec un collecteur commun

La particularité de ce circuit est que la tension d'entrée est entièrement retransmise à l'entrée, c'est-à-dire que la rétroaction négative est très forte.

Permettez-moi de vous rappeler que la rétroaction négative est une rétroaction dans laquelle le signal de sortie est renvoyé à l'entrée, réduisant ainsi le niveau du signal d'entrée. Ainsi, un ajustement automatique se produit lorsque les paramètres du signal d'entrée changent accidentellement.

Le gain de courant est presque le même que dans le circuit à émetteur commun. Mais le gain de tension est faible (le principal inconvénient de ce circuit). Elle se rapproche de l'unité, mais elle est toujours inférieure à elle. Ainsi, le gain de puissance n’est que de quelques dizaines d’unités.

Dans un circuit collecteur commun, il n’y a pas de déphasage entre la tension d’entrée et la tension de sortie. Étant donné que le gain de tension est proche de l'unité, la tension de sortie correspond à la tension d'entrée en phase et en amplitude, c'est-à-dire la répète. C'est pourquoi un tel circuit est appelé émetteur-suiveur. Émetteur - parce que la tension de sortie est supprimée de l'émetteur par rapport au fil commun.

Cette connexion est utilisée pour faire correspondre les étages à transistors ou lorsque la source du signal d'entrée a une impédance d'entrée élevée (par exemple, un capteur piézoélectrique ou un microphone à condensateur).

Deux mots sur les cascades

Il arrive que vous deviez augmenter la puissance de sortie (c'est-à-dire augmenter le courant du collecteur). Dans ce cas, une connexion parallèle du nombre requis de transistors est utilisée.

Naturellement, leurs caractéristiques devraient être à peu près les mêmes. Mais il ne faut pas oublier que le courant total maximum du collecteur ne doit pas dépasser 1,6 à 1,7 du courant maximum du collecteur de l'un des transistors en cascade.
Cependant (merci pour la note), il n'est pas recommandé de le faire dans le cas de transistors bipolaires. Car deux transistors, même du même type, sont au moins légèrement différents l'un de l'autre. En conséquence, lorsqu'ils sont connectés en parallèle, des courants de différentes amplitudes les traversent. Pour égaliser ces courants, des résistances équilibrées sont installées dans les circuits émetteurs des transistors. La valeur de leur résistance est calculée de manière à ce que la chute de tension à leurs bornes dans la plage de courant de fonctionnement soit d'au moins 0,7 V. Il est clair que cela entraîne une détérioration significative de l'efficacité du circuit.

Il peut également être nécessaire de disposer d'un transistor présentant une bonne sensibilité et en même temps un bon gain. Dans de tels cas, une cascade d'un transistor sensible mais de faible puissance (VT1 sur la figure) est utilisée, qui contrôle l'alimentation d'un transistor plus puissant (VT2 sur la figure).

Autres applications des transistors bipolaires

Les transistors peuvent être utilisés non seulement dans les circuits d'amplification de signal. Par exemple, du fait qu'ils peuvent fonctionner en modes saturation et coupure, ils sont utilisés comme clés électroniques. Il est également possible d'utiliser des transistors dans des circuits générateurs de signaux. S'ils fonctionnent en mode clé, alors un signal rectangulaire sera généré, et s'ils sont en mode amplification, alors un signal de forme arbitraire, en fonction de l'action de contrôle.

Marquage

Étant donné que l'article a déjà atteint un volume indécent, je vais simplement donner à ce stade deux bons liens, qui décrivent en détail les principaux systèmes de marquage des dispositifs à semi-conducteurs (y compris les transistors) : http://kazus.ru/guide/transistors /mark_all fichier .html et .xls (35 Ko).

Commentaires utiles :
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

Balises :

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Chaque fois qu'un transistor est connecté à un circuit, le courant d'entrée et de sortie circule par l'une de ses bornes ; cette borne est appelée commune.

Il existe trois schémas pour allumer un transistor bipolaire :

avec un émetteur commun ;
avec un collectionneur commun ;
avec une base commune ;

Commençons par un circuit avec un émetteur commun.Le circuit émetteur commun a les propriétés suivantes :

gain de courant élevé ;

Dans toutes les formes d'onde de l'article, le premier canal est le signal d'entrée, le deuxième canal est le signal de sortie. Le signal d'entrée est pris après le condensateur de couplage, sinon le condensateur introduit un déphasage.
L'oscillogramme montre que l'amplitude du signal de sortie est plusieurs fois supérieure à l'amplitude du signal d'entrée, tandis que le signal de sortie est inversé par rapport au signal d'entrée, cela signifie que lorsque le signal d'entrée augmente, la sortie diminue et vice versa. Le schéma montre un condensateur avec une ligne pointillée ; il peut être connecté si vous avez besoin d'augmenter le gain. Connectons-le.

Nous constatons que le signal de sortie a augmenté d'environ un ordre de grandeur, soit 10 fois. Ce circuit de connexion à transistor est utilisé dans les amplificateurs de puissance.
Lorsque le condensateur était allumé, la résistance d'entrée du circuit diminuait, ce qui entraînait une distorsion du signal du générateur et, par conséquent, du signal de sortie.

Circuit avec un collecteur commun.

le signal d'entrée est envoyé à la base ;
le signal de sortie est retiré de l'émetteur ;

Un circuit collecteur commun a les propriétés suivantes :

gain de courant élevé ;
les tensions des signaux d'entrée et de sortie diffèrent d'environ 0,6 V ;

Assemblons le circuit dessiné ci-dessus et voyons comment le signal de sortie changera en fonction de l'entrée.

L'oscillogramme montre que les amplitudes des signaux sont égales car l'oscilloscope affiche uniquement la composante alternative ; si vous allumez l'oscilloscope pour afficher la composante continue, la différence entre le signal à l'entrée et à la sortie sera de 0,6 V. Le circuit le fait. n'inverse pas le signal et est utilisé comme tampon ou pour la coordination des cascades.
En électronique, un tampon est un circuit qui augmente la capacité de charge d'un signal, c'est-à-dire que le signal conserve la même forme, mais est capable de délivrer plus de courant.

Schéma avec un socle commun.

le signal d'entrée est envoyé à l'émetteur ;
le signal de sortie est retiré du collecteur ;

Un circuit avec une base commune a les propriétés suivantes :

gain haute tension ;
le gain de courant est proche de zéro, le courant de l'émetteur est supérieur au courant du collecteur par le courant de base ;

Assemblons le circuit dessiné ci-dessus et voyons comment le signal de sortie changera en fonction de l'entrée.

L'oscillogramme montre que l'amplitude du signal de sortie est environ dix fois supérieure à l'amplitude du signal d'entrée et que le signal de sortie n'est pas inversé par rapport au signal d'entrée. Ce circuit de connexion à transistor est utilisé dans les amplificateurs radiofréquence. Une cascade à base commune a une faible impédance d'entrée, donc le signal du générateur est déformé, et donc le signal de sortie également.
La question se pose : pourquoi ne pas utiliser un circuit émetteur commun pour amplifier les fréquences radio, puisque cela augmente l'amplitude du signal ? Tout dépend de la capacité de la jonction base-collecteur, elle est également appelée capacité de Miller. Pour les radiofréquences, cette capacité a une faible résistance, de sorte que le signal, au lieu de traverser la jonction base-émetteur, traverse cette capacité et s'écoule vers la masse à travers le transistor ouvert. La figure ci-dessous montre comment cela se produit.

C'est peut-être tout ce que je voulais vous dire sur les circuits de commutation à transistors.

Circuit émetteur commun

Le circuit à émetteur commun (CE) est illustré à la Fig. 1.11. Transistor p-p-p dans ce schéma, cela fonctionne de la même manière que dans le schéma avec OB. Notons seulement que le sens généralement admis des courants (depuis +E À – source de tension), indiqué sur la Fig. 1.11, UN, opposée à la direction du mouvement des électrons. Une caractéristique d'un circuit avec OE est que la charge est située dans le circuit collecteur (Fig. 1.11.6).

Riz. 1.11. Schéma de connexion d'un transistor avec un émetteur commun (a) ; image typique dans les diagrammes(b)

Tout comme pour le circuit avec OB, le signal d'entrée dans ce circuit est la tension entre la base et l'émetteur, et les valeurs de sortie sont le courant du collecteur je k et tension de charge U dehors = je À R. n Un transistor dans un circuit avec un OE est caractérisé par le coefficient de transfert de courant

ayant des valeurs β = 10... 100, qui est associé au coefficient α pour un circuit avec la relation OB :

Estimons les valeurs des facteurs de gain du circuit avec OE (ils sont notés par l'indice « E »).

Le courant de sortie, comme dans le circuit avec OB, est le courant je k, circulant à travers la charge, et le courant d'entrée (contrairement au circuit avec OB) est le courant de base je B ; le gain de courant du circuit avec OE est égal à

À α = 0,98 KIE = 0,98/(1 – 0,98) ≈ 50, soit plusieurs dizaines, ce qui est plusieurs fois supérieur au coefficient similaire pour le circuit avec OB.

La résistance d'entrée dans le circuit avec OE est également nettement plus élevée que dans le circuit avec OB, car dans le circuit avec OE le courant d'entrée est le courant de base, et dans le circuit avec OB, le courant d'émetteur est plusieurs fois supérieur (à savoir 1/ (1 – α ) ≈ β fois) :

La valeur de la résistance d'entrée dans le circuit avec OE est ≈ β fois supérieure à celle dans le circuit avec OB et s'élève à des centaines d'ohms.

Le gain de tension dans le circuit avec OE est comparable au même coefficient dans le circuit avec OB :

En termes de gain de puissance, le circuit avec OE, en raison du gain de courant nettement plus élevé, est également plusieurs fois supérieur au circuit avec OB :

et dépend du coefficient de transfert de courant β et du rapport entre la résistance de charge et la résistance d'entrée.

Grâce aux propriétés notées, le circuit OE a trouvé une application très large.

Caractéristiques d'entrée et de sortie d'un circuit émetteur commun

Le fonctionnement d'un circuit est généralement décrit à l'aide des caractéristiques d'entrée et de sortie du transistor dans un circuit particulier. Pour un circuit avec un OE, la caractéristique d'entrée est la dépendance du courant d'entrée sur la tension à l'entrée du circuit, c'est-à-dire je B = f (UBE) à des valeurs de tension collecteur-émetteur fixes ( U ke = const).

Les caractéristiques de sortie sont les dépendances du courant de sortie, c'est-à-dire courant du collecteur, issu de la chute de tension entre le collecteur et l'émetteur du transistor je k = f (Et ÊTRE ) au courant de base je B = const.

La caractéristique d'entrée répète essentiellement la forme de la caractéristique de la diode lors de l'application d'une tension directe (Fig. 1.12, b). Avec une tension croissante U La caractéristique d'entrée KE se décalera légèrement vers la droite.

Riz. 1.12. Sortie(s) et entrée(b ) caractéristiques d'un transistor dans un circuit avec un émetteur commun

Type de caractéristiques de sortie (Fig. 1.12, UN) très différent dans la région des valeurs petites (section OA) et relativement grandes U hé. Rappelons que pour un fonctionnement normal du transistor il est nécessaire qu'une tension continue soit appliquée à la jonction base-émetteur, et une tension inverse à la jonction base-collecteur. Par conséquent, tandis que |1/ke|< 1/БЭ, напряжение на коллекторном переходе оказывается прямым, что резко уменьшает ток je j.Avec |UKE| > U Tension BE à la jonction du collecteur UБK = UКЭ – U Le BE s'inverse et a donc peu d'effet sur l'amplitude du courant du collecteur, qui est principalement déterminée par le courant de l'émetteur. A cette tension, tous les porteurs injectés par l'émetteur dans la base et traversant la région de base se précipitent vers une source externe. À la tension UBE< 0 эмиттер носителей не инжектирует и ток базы je B = 0, mais le courant circule dans le circuit collecteur je K0 (caractéristique de sortie la plus basse). Ce courant correspond au courant inverse je 0 d'une jonction p-n régulière.

Lorsque le transistor fonctionne, son mode change. En effet, plus le courant circulant dans le transistor est important, plus la chute de tension aux bornes de la charge est importante, et donc moins la tension chutera aux bornes du transistor lui-même. Les caractéristiques présentées dans la Fig. 1.12, une, b, décrire seulement mode statique fonctionnement du circuit. Pour évaluer la dynamique et l'influence de la charge sur le fonctionnement du circuit, une méthode de calcul graphique-analytique est utilisée sur la base des caractéristiques d'entrée et de sortie. Considérons cette méthode en utilisant l'exemple des caractéristiques d'entrée et de sortie d'un circuit avec un OE.

Traçons une droite passant par le point Ek, porté sur l'axe des abscisses, et le point E À /R n tracé sur l'axe des ordonnées des caractéristiques de sortie du transistor. La droite résultante s’appelle charger. Point E À /R n cette droite correspond au courant qui pourrait traverser la charge si le transistor était court-circuité. Point E k correspond à un autre cas extrême - le circuit est ouvert, le courant traversant la charge est nul et la tension Uke est égale à E j. r intersection de la ligne de charge avec la caractéristique de sortie statique correspondant au courant d'entrée je B, déterminera le mode de fonctionnement du circuit, c'est-à-dire courant de charge je k, chute de tension à ses bornes U n = je À R. n et chute de tension (/ke sur le transistor lui-même. Sur la Fig. 1.12 , UN point r correspond à l'apport de courant de base au transistor je B = 1 mA. Il est facile de voir que la fourniture de courant de base je B = 2 mA entraîne un déplacement du point de fonctionnement vers le point UN et redistribution des tensions entre la charge et le transistor.

Exemple 1.1. Calculez le circuit avec OE et R. n = 110 Ohm à la tension d'entrée UBE = +0,1 V, tension d'alimentation E k = +25 V, en utilisant les caractéristiques du transistor.

Solution. Trouvons une relation E K /R n = 25/110 = 228 mA et, en mettant le point trouvé sur l'axe je k et valeur E k = +25 V sur l'axe Uke, traçons une droite de charge.

En utilisant la caractéristique d'entrée pour la tension 1/BE = 0,1 V, nous déterminons le courant d'entrée je B = 1 mL.

Point d'intersection r droit avec caractéristique correspondante je B = 1 mA, déterminera le courant je k = 150 mA.

La tension de charge est

Tension entre collecteur et émetteur du transistor

En conclusion, on note que le mode correspondant au point UN, appelé mode saturation (pour des valeurs données R. n et E k courant je au point UN atteint la valeur la plus élevée possible). Mode correspondant au point DANS (le signal d'entrée est nul), ainsi que le point AVEC (le signal d'entrée est négatif et coupe le transistor), appelé mode de coupure. Tous les états intermédiaires du transistor avec une charge entre les points UN Et DANS se référer à mode actif son travail.

Les explications nécessaires ont été données, entrons dans le vif du sujet.