공통 에미터 증폭기

부품 및 재료

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NPN 트랜지스터 1개 - 모델 2N2222 또는 2N3403 권장(Radio Shack 카탈로그 번호 276-1617은 이 실험 및 기타 실험에 이상적인 15개의 NPN 트랜지스터 패키지)

6볼트 배터리 2개

10kΩ 전위차계 1개, 단일 회전, 선형 테이퍼(Radio Shack 카탈로그 번호 271-1715)

1MΩ 저항 1개

100kΩ 저항 1개

10kΩ 저항 1개

1.5kΩ 저항 1개

상호 참조 전기 회로의 교훈 , 3권, 4장:"바이폴라 접합 트랜지스터" 학습 목표

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간단한 공통 이미 터 증폭기 회로의 설계

증폭기 전압 이득 측정 방법

반전 증폭기와 비반전 증폭기의 차이점

증폭기 회로에 네거티브 피드백을 도입하는 방법

개략도

그림

지침

이 회로를 구성하고 포텐셔미터의 여러 위치 설정에 대한 출력 전압(트랜지스터의 컬렉터 단자와 접지 사이에서 측정된 전압)과 입력 전압(포텐셔미터의 와이퍼 단자와 접지 사이에서 측정된 전압)을 측정합니다. 전위차계가 전체 동작 범위를 통해 조정될 때 출력 전압 범위를 결정한 다음 측정을 수행할 해당 출력 범위에 걸쳐 여러 전압을 선택하는 것이 좋습니다.

예를 들어, 전위차계의 전체 회전이 증폭기 회로의 출력 전압을 0.1볼트(낮음)에서 11.7볼트(높음)로 구동하는 경우 이러한 한계(1볼트, 3볼트, 5볼트, 7볼트, 9볼트) 사이의 여러 전압 레벨을 선택합니다. , 11볼트). 미터로 출력 전압을 측정하고 나중에 참조할 수 있도록 정확한 수치를 기록하면서 출력에서 ​​미리 결정된 전압 각각을 얻도록 전위차계를 조정합니다.

그런 다음 해당 출력 전압을 생성하는 정확한 입력 전압을 측정하고 해당 전압 수치도 기록합니다. 결국, 여러 다른 출력 전압을 해당 입력 전압과 함께 나타내는 숫자 테이블이 있어야 합니다.

두 쌍의 전압 수치를 취하고 출력 전압의 차이를 입력 전압의 차이로 나누어 전압 이득을 계산합니다. 예를 들어, 1.5V의 입력 전압이 7.0V의 출력 전압을 제공하고 1.66V의 입력 전압이 1.0V의 출력 전압을 제공하는 경우 증폭기의 전압 이득은 (7.0 - 1.0)/(1.66 - 1.5)입니다. , 또는 6을 0.16으로 나눈 값:37.50의 이득 비율.

이러한 전압 측정을 하는 동안 두 가지 특성을 즉시 알아차려야 합니다. 첫째, 입력-출력 효과가 "반전"된다는 것입니다. 즉, 증가 입력 전압 결과 감소 출력 전압. 이 효과를 신호 반전이라고 하며 이러한 종류의 증폭기는 반전 증폭기.

둘째, 이 증폭기는 매우 강한 전압 이득을 나타냅니다. 입력 전압의 작은 변화는 출력 전압의 큰 변화를 초래합니다. 이것은 앞서 논의한 약 1의 전압 이득을 가진 "전압 추종자" 증폭기 회로와 극명한 대조를 이룹니다.

공통 이미 터 증폭기는 높은 전압 이득으로 인해 널리 사용되지만 이렇게 조잡한 형태로 사용되는 경우는 드뭅니다. 이 증폭기 회로는 기본 개념을 보여주기 위해 작동하지만 온도 변화에 매우 민감합니다.

전위차계를 한 위치에 두고 손으로 단단히 잡거나 전기 헤어드라이어와 같은 다른 열원으로 트랜지스터를 가열하여 트랜지스터를 가열해 보십시오(경고 :플라스틱 브레드보드가 녹을 정도로 뜨거워지지 않도록 주의하세요!).

트랜지스터를 냉각하여 온도 효과를 탐색할 수도 있습니다. 얼음 조각을 표면에 대고 출력 전압의 변화를 확인합니다. 트랜지스터의 온도가 변하면 베이스-이미터 다이오드 특성이 변경되어 동일한 입력 전압에 대해 다른 양의 베이스 전류가 발생합니다.

이는 차례로 컬렉터 단자를 통해 제어된 전류를 변경하여 출력 전압에 영향을 줍니다. 이러한 변경은 피드백 신호를 사용하여 최소화할 수 있습니다. , 출력 전압의 일부가 증폭기의 입력으로 "피드백"되어 전압 이득에 부정적인 영향을 미치거나 상쇄됩니다.

타협 솔루션인 전압 이득을 희생시키면서 안정성이 향상되지만 그럼에도 불구하고 실용적입니다. 공통 이미 터 증폭기에 네거티브 피드백을 추가하는 가장 간단한 방법은 이미 터 단자와 접지 사이에 약간의 저항을 추가하여 입력 전압이 기본 이미 터 PN 접합과 새 저항 양단의 전압 강하 사이에서 분할되도록 하는 것입니다.

설치된 1.5kΩ 저항으로 동일한 전압 측정 및 기록 연습을 반복하여 새로운(감소된) 전압 이득을 계산합니다. 트랜지스터의 온도를 다시 변경하고 안정적인 입력 전압에 대한 출력 전압을 확인합니다.

1.5kΩ 저항이 없을 때보다 더 많거나 적게 변합니까? 이 증폭기 회로에 네거티브 피드백을 도입하는 또 다른 방법은 고가치 저항을 통해 출력을 입력에 "결합"하는 것입니다. 트랜지스터의 컬렉터와 베이스 단자 사이에 1MΩ 저항을 연결하면 잘 작동합니다.

이 서로 다른 피드백 방법이 이득을 줄임으로써 안정성을 높이는 동일한 목표를 달성하지만 두 피드백 회로는 동일하게 동작하지 않습니다. 각 피드백 방식(입력 전압 전위차계의 전체 스윕으로 얻은 저전압 및 고전압 값)에서 가능한 출력 전압의 범위와 이것이 두 회로 간에 어떻게 다른지 확인합니다.

컴퓨터 시뮬레이션

SPICE 노드 번호가 있는 도식:

Netlist(다음 텍스트를 포함하는 텍스트 파일 만들기, 그대로):

<사전>공통 이미 터 증폭기 대 공급 1 0 dc 12 vin 3 0 rc 1 2 10k rb 3 4 100k q1 2 4 0 mod1 .model mod1 npn bf=200 .dc vin 0 2 0.05 .plot) dc v( v(3,0) .end

이 SPICE 시뮬레이션은 가변 DC 전압 소스(vin )를 입력 신호로 사용하고 노드 2와 0 사이의 해당 출력 전압을 측정합니다. 입력 전압은 0.05볼트 증분으로 0에서 2볼트로 변경되거나 "소탕"됩니다.

결과는 플롯에 표시되며, 입력 전압은 직선으로 표시되고 출력 전압은 전압이 레벨을 시작하고 끝나는 "단계" 그림으로 표시되며, 트랜지스터가 활성 모드인 중간에 급격한 변화가 있습니다. 작업.

관련 워크시트:

<울> <리>

클래스 A BJT 증폭기 워크시트