Quelle est la résistance d'entrée d'un amplificateur de base commun?
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Quelle est la résistance d'entrée d'un amplificateur de base commun?
En tant que fournisseur de transistor de confiance, j'ai eu de nombreuses conversations avec des ingénieurs, des amateurs et des amateurs d'électronique concernant divers aspects des applications de transistor. Un sujet qui apparaît fréquemment est la résistance d'entrée d'un amplificateur de base commun. Dans cet article de blog, je vais approfondir ce qu'est la résistance à l'entrée d'un amplificateur de base commun, pourquoi il est important et comment il affecte la conception du circuit.
Comprendre l'amplificateur de base commun
Avant de discuter de la résistance aux entrées, passons en revue brièvement ce qu'est un amplificateur de base commun. Un amplificateur de base commun est l'une des trois topologies d'amplificateur de jonction bipolaire à un seul étage (BJT), ainsi que des amplificateurs communs - émetteur commun et collecteur commun. Dans une configuration de base commune, la borne de base du transistor est la borne commune entre les signaux d'entrée et de sortie.
L'amplificateur de base commun offre plusieurs caractéristiques uniques. Il a un gain à haute tension, une faible résistance d'entrée et une résistance à la sortie élevée. Il fournit également un gain de tension non inverseur, ce qui signifie que le signal de sortie est en phase avec le signal d'entrée. Ces propriétés le rendent adapté à des applications spécifiques telles que les amplificateurs de fréquences élevées et les circuits de correspondance d'impédance.
Définition de la résistance à l'entrée
La résistance d'entrée, désignée (r_ {in}), est un paramètre crucial dans n'importe quel circuit d'amplificateur. Il représente la résistance équivalente que la source d'entrée "voit" lorsqu'elle est connectée à l'amplificateur. En d'autres termes, c'est le rapport du changement de tension d'entrée ((\ delta v_ {in})) au changement de courant d'entrée ((\ delta i_ {in})) aux bornes d'entrée de l'amplificateur.
Mathématiquement, (r_ {in} = \ frac {\ delta v_ {in}} {\ delta i_ {in}})
Pour un amplificateur de base commun, la résistance à l'entrée est relativement faible par rapport aux autres configurations d'amplificateurs. Cette faible résistance d'entrée est le résultat de la façon dont le transistor fonctionne dans la configuration de base commune.
Calcul de la résistance d'entrée d'un amplificateur de base commun
Pour calculer la résistance d'entrée d'un amplificateur de base commun, nous pouvons commencer par le modèle de signal petit d'un transistor de jonction bipolaire. Dans le modèle de petit signal, le transistor peut être représenté par une source de courant contrôlée de courant et un ensemble de résistances.
Pour un amplificateur de base commun à l'aide d'un NPN BJT, la résistance d'entrée peut être approximée par la formule suivante:
(R_ {in} = \ frac {r_ {e}} {1 + \ beta})
où (r_ {e}) est la résistance à l'émetteur de petit signal et (\ bêta) est le gain de courant du transistor.
La petite résistance à l'émetteur du signal (r_ {e}) peut être calculée à l'aide de la formule:
(r_ {e} = \ frac {v_ {t}} {i_ {e}})
où (v_ {t}) est la tension thermique (environ 26 mV à température ambiante) et (i_ {e}) est le courant d'émetteur DC.
Prenons un exemple pour illustrer ce calcul. Supposons que nous ayons un amplificateur de base commun avec un courant d'émetteur CC (i_ {e} = 1 \ Space MA). Tout d'abord, nous calculons la petite résistance à l'émetteur du signal:
(r_ {e} = \ frac {v_ {t}} {i_ {e}} = \ frac {26 \ Space mv} {1 \ Space ma} = 26 \ Space \ Omega)
En supposant un gain de courant (\ bêta = 100), la résistance d'entrée de l'amplificateur de base commun est:
(R_ {in} = \ frac {r_ {e}} {1+ \ beta} = \ frac {26 \ Space \ Omega} {1 + 100} \ approx0.26 \ Space \ Omega)
Pourquoi la faible résistance d'entrée est importante
La faible résistance d'entrée d'un amplificateur de base commune a plusieurs implications pour la conception du circuit.
1. Exigences de source de signal
Une faible résistance d'entrée signifie que l'amplificateur tire un courant relativement important de la source du signal d'entrée. Cela nécessite que la source de signal ait une faible résistance de sortie pour éviter une atténuation significative du signal. Si la source de signal a une résistance à la sortie élevée, une grande chute de tension se produira à travers la résistance de la source, réduisant la tension disponible à l'entrée de l'amplificateur.
2. Association d'impédance
Dans certaines applications, la correspondance d'impédance est cruciale pour maximiser le transfert de puissance entre la source de signal et l'amplificateur. La faible résistance d'entrée de l'amplificateur de base commune peut être utilisée pour correspondre à la faible résistance de sortie de certaines sources de signal, telles que les antennes ou les capteurs à faible impédance. Cela permet un transfert efficace de puissance de la source à l'amplificateur.
3. Performance de fréquence élevée
La faible résistance d'entrée de l'amplificateur de base commun contribue à ses excellentes performances de fréquence élevée. Aux hautes fréquences, la capacité d'entrée du transistor peut avoir un impact significatif sur les performances de l'amplificateur. La faible résistance d'entrée aide à réduire l'effet de la capacité d'entrée, permettant à l'amplificateur de fonctionner à des fréquences plus élevées sans distorsion significative du signal.
Applications des amplificateurs de base communs avec une faible résistance d'entrée
Les caractéristiques uniques de l'amplificateur de base commun, y compris sa faible résistance d'entrée, le rendent adapté à une variété d'applications.
1. Amplificateurs RF
Dans les circuits de la radiofréquence (RF), l'amplificateur de base commun est souvent utilisé comme un pré-amplificateur ou une étape du conducteur. Sa faible résistance d'entrée peut être adaptée à la faible impédance des antennes RF, et ses performances de fréquence élevée lui permet d'amplifier les signaux RF sans distorsion significative.
2. Tampons actuels
L'amplificateur de base commun peut être utilisé comme tampon de courant pour isoler une charge à haute impédance à partir d'une source à faible impédance. La faible résistance d'entrée de l'amplificateur lui permet de tirer le courant de la source sans le charger, tandis que la résistance à la sortie élevée lui permet de conduire efficacement la charge.
3. Réseaux de correspondance d'impédance
Comme mentionné précédemment, la faible résistance d'entrée de l'amplificateur de base commune peut être utilisée dans les réseaux de correspondance d'impédance. En correspondant à la résistance d'entrée de l'amplificateur à la résistance de sortie de la source de signal, un transfert de puissance maximal peut être réalisé.
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Références
- Sedra, AS et Smith, KC (2015). Circuits microélectroniques. Oxford University Press.
- Boylestad, RL et Nashelsky, L. (2013). Dispositifs électroniques et théorie des circuits. Pearson.
- Razavi, B. (2017). Fondamentaux de la microélectronique. Wiley.
