Tranzistor je polovodičové zařízení určené k zesílení signálů. Jedním z jeho nejběžnějších obvodů je schéma se společnou základnou. Princip fungování takového tranzistoru je založen na řízení proudu protékajícího základnou a jeho vlivu na proud kolektoru a emitoru.
Ve schématu se společnou základnou je emitor také společný pro základnu a kolektor. Proud kolektoru je určen vstupním signálem na základnu a závisí na něm výsledný proud emitoru, který lze zesílit a přenést na výstup.
Aplikace tranzistoru ve schématu se společnou základnou je široce rozšířena v různých zařízeních. Tento obvod má vysoký zisk proudu, velkou šířku pásma a nízkou vstupní kapacitu. To umožňuje použití tranzistorů se společnou základnou v zařízeních, která vyžadují zesílení vysokofrekvenčních signálů.
Část 1: Základní principy fungování tranzistoru
Základním principem fungování tranzistoru ve schématu se společnou základnou je, že při přivádění signálu na základnu se mění elektrické pole mezi emitorem a základnou, což zase způsobuje změnu elektrického proudu v kolektoru. Navíc Výstupní proud v kolektoru bude úměrný vstupnímu proudu do základny s určitým zesílením.
Tranzistory se společnou základnou jsou široce používány v různých zařízeních a obvodech elektroniky, jako jsou výkonové zesilovače, vysokofrekvenční generátory a přijímače, radiomodulační zařízení a další. Mezi jejich výhody patří nízká hlučnost, vysoká linearita přenosu signálu a schopnost pracovat na vysokých frekvencích.
Struktura a princip činnosti
Struktura tranzistoru se společnou základnou se skládá ze tří oblastí: základny, emitoru a kolektoru. Základna je oblast mezi emitorem a kolektorem. Kolektor je umístěn na jednom konci tranzistoru a základna a emitor na druhém konci.
Princip fungování tranzistoru se společnou základnou je založen na kontrole proudu kolektoru pomocí proudu emitoru. Když je na základnu přiváděno kladné napětí, proud emitoru začne protékat bází a kolektorem ve směru od emitoru ke kolektoru. To vytváří proud kolektoru a propouští tok elektronů z emitoru do kolektoru.
Tranzistor se společnou základnou je zesilovač proudu. Může zesilovat slabé signály a převádět je na silnější signály. Kromě toho může být také použit v řídicích, modulačních a demodulačních obvodech signálů.
Funkce práce ve schématu se společnou základnou
V tomto schématu je základna společná pro vstupní a výstupní obvod, což jí umožňuje mít určité výhody oproti jiným obvodům. Při práci ve schématu se společnou základnou poskytuje tranzistor velký zisk a malý vstupní odpor, díky čemuž je účinný při použití v zesilovacích obvodech.
Jednou z funkcí práce ve schématu se společnou základnou je, že vstupní signál je přiváděn do emitoru a výstup je převzat z kolektoru. To umožňuje získat proudové zesílení, protože kolektorový proud bude výrazně větší než emitorový proud. Kromě toho tato konfigurace umožňuje zisk napětí, protože napětí mezi základnou a emitorem je malé a mezi kolektorem a emitorem je velké.
Obvod se společnou základnou má vysoké hodnoty zisku, ale má malé hodnoty vstupního a výstupního odporu. Díky tomu se efektivně používá v zařízeních, která vyžadují velké zesílení a nízký odpor, například v rádiových přijímačích nebo zesilovačích zvuku.
| Výhody | Nedostatky |
|---|---|
| Velký zisk | Vyžaduje přesné nastavení |
| Malý vstupní odpor | Malý výkon |
| Vysoké napětí | Významná degradace signálu |
Schéma se společnou základnou je jedním z důležitých prvků moderních elektronických zařízení a je široce používáno v různých oblastech, včetně telekomunikací, lékařské techniky, průmyslu atd. Pochopení principů její práce umožňuje vytvářet efektivnější a spolehlivější elektronická zařízení.
Oddíl 2: parametry tranzistoru se společnou základnou
Mezi hlavní parametry tranzistoru se společnou základnou patří:
- Zisk proudového tranzistoru (β): tento parametr udává, kolikrát je proud sběrnice tranzistoru větší než proud základny. Je měřítkem zesilující schopnosti tranzistoru a ovlivňuje jeho účinnost v zesilovacích obvodech.
- Vstupní odpor tranzistoru (Rdo): toto nastavení určuje, který proud aktuálního zdroje je nutný ke změně napětí na vstupu tranzistoru na jednotku. Nižší vstupní odpor znamená efektivnější tranzistorový obvod se společnou základnou.
- Vodivost tranzistoru (g21): tento parametr ukazuje, jak efektivně proud sběrnice tranzistoru protéká tranzistorem a má vstupní proud základny. Čím vyšší je vodivost tranzistoru, tím menší je ztráta výkonu v obvodu a efektivnější je jeho provoz.
S ohledem na tyto parametry je možné efektivně použít tranzistor se společnou základnou v různých ziskových obvodech a směšovacích obvodech, kde je vyžadován vysoký zisk proudu a nízký vstupní odpor. Použití tohoto typu tranzistoru může být užitečné v audio a rádiových zesilovačích, stejně jako v jiných zařízeních, kde je vyžadována vysoká funkčnost a nízká spotřeba energie.
Zesílení vstupního signálu
Vstupní signál vstupuje přes základnu do tranzistoru, kde dochází k zesílení jeho amplitudy. Zesílený signál je poté přenášen na emitor a dále na výstupní smyčku. K zesílení dochází zesílením tranzistoru.
Hlavní výhodou obvodu se společnou základnou je možnost dosáhnout vysokého zisku signálu. Tento obvod je také charakterizován širokým pásmovým šířením pásma, které umožňuje přenos signálů s vysokou frekvencí. Tranzistor ve schématu se společnou základnou má navíc malý vstupní odpor, což přispívá k efektivnímu přenosu signálu.
Obvod se společnou základnou se používá v různých zařízeních pro zesílení a konverzi signálů, jako jsou rádiové vysílače, rádiová přijímače, výkonové zesilovače a další. Je široce používán v elektronice díky svým vlastnostem a snadné implementaci.
Citlivost a zisk
Tranzistory se společnou základnou mají vysokou citlivost ve srovnání s jinými typy tranzistorů. Je to proto, že v takovém obvodu tranzistoru malá změna proudu základny vede k významné změně proudu kolektoru. Díky tomu je tranzistor se společnou základnou zvláště užitečný pro zesílení slabých signálů.
Zisk tranzistoru se společnou základnou je obvykle vyšší než u tranzistorů se společným emitorem nebo společným kolektorem. Je to proto, že tranzistor se společnou základnou má menší vstupní kapacitu a vyšší vstupní odpor. Takový tranzistor může poskytnout vyšší zesilovací kapacitu v určité frekvenční oblasti.
Oddíl 3: použití tranzistoru se společnou základnou
- Zesilovač se společnou základnou. BTO lze použít v zesilovacích obvodech jako aktivní prvek zesílení signálu. Jednou z výhod zesilovače s celkovou základnou je jeho vysoká zesilovací schopnost a malé rozměry. Tyto zesilovače jsou široce používány v rádiových a telekomunikačních systémech.
- Vysokofrekvenční obvody. Díky svým vysokým frekvenčním vlastnostem se tranzistory se společnou základnou používají ve vysokofrekvenčních obvodech. Používají se k zesílení a generování RF signálů a také v spínacích obvodech.
- Detektory původního signálu. BTO lze použít v obvodech detekce původního signálu, například v DEMODULÁTORECH FM. Tranzistor se společnou základnou umožňuje efektivně extrahovat nízkofrekvenční modulovaný signál z vysokofrekvenčního nosného signálu.
- Generátory signálu. Tranzistor se společnou základnou lze použít v obvodech pro generování signálů, zejména ve vysokofrekvenčním rozsahu. BTO je schopen generovat stabilní a čisté vysokofrekvenční signály, což najde uplatnění například v rádiových vysílačích a rádiových přijímačích.
- Frekvenční baterie. Pomocí tranzistoru se společnou základnou lze vytvořit frekvenční mixér, který se používá k míchání dvou signálů s různými frekvencemi. Je to důležitá funkce, která se vyskytuje v různých rádiových systémech, jako je supergeterodinný přijímač.
To jsou jen některé příklady použití tranzistoru se společnou základnou. BTO má řadu jedinečných vlastností a dobře se osvědčil v elektronice. Jeho široké použití je spojeno s jeho vysokou účinností, spolehlivostí a kompaktností, což z něj činí nepostradatelný prvek v mnoha moderních zařízeních.
Použití v posilovacích obvodech
Tranzistory se společnou základnou jsou široce používány v zesilovacích obvodech díky své schopnosti poskytovat vysokou zesilovací schopnost a nízkou míru zkreslení.
Hlavní výhodou obvodů se společnou základnou je jejich vysoká šířka pásma, která umožňuje zesílit širokou škálu frekvencí. To je zvláště důležité pro zesílení vysokofrekvenčních signálů, protože tranzistory se společnou základnou mají vysokou rychlost přepínání a nízkou kapacitu přechodu.
Tranzistory se společnou základnou navíc umožňují vysokou zesilovací kapacitu při nízké spotřebě energie, což je zvláště důležité pro vysílače a další bateriová zařízení.
Nevýhodou obvodů se společnou základnou je jejich nízký vstupní a výstupní odpor, který může způsobit určité problémy při připojení k jiným zařízením. Tuto nevýhodu však lze kompenzovat speciální konstrukcí nebo použitím dalších prvků obvodu.
Obecně platí, že tranzistory se společnou základnou jsou nepostradatelnými součástmi v zesilovacích obvodech, které se používají v různých oblastech, jako jsou audio a video zesilovače, rádiové vysílače, přijímače a další zařízení, kde je vyžadováno zesílení signálu bez zkreslení a nízké spotřeby energie.