공통기준

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전자공학에서 공통 베이스(접지 베이스라고도 함) 앰프는 일반적으로 전류 버퍼 또는 전압 앰프로 사용되는 3가지 기본 단층 양극성 접합 트랜지스터(BJT) 앰프 위상 중 하나이다.

이 회로에서 트랜지스터의 이미터 단자는 입력, 수집기는 출력 역할을 하며 베이스는 접지 또는 "공통"으로 연결된다. 아날로그 전계효과 트랜지스터 회로는 공통 게이트 앰프다.

단순작업

전류가 이미터에서 가라앉을 때, 이것은 트랜지스터가 전도되도록 전위차를 제공한다. 수집기를 통해 수행되는 전류는 다른 구성과 마찬가지로 바이어스를 고려하여 베이스-이미터 접합부의 전압에 비례한다.^[1]

따라서 이미터에서 전류가 가라앉지 않으면 트랜지스터는 전도하지 않는다.

적용들

이러한 배치는 일반적으로 저주파 이산형 회로에서 그리 흔하지 않으며, 예를 들어 이동 코일 마이크로폰의 프리앰프 역할을 하는 등 비정상적으로 낮은 입력 임피던스를 필요로 하는 증폭기에 사용된다. 단, 입력 캐패시턴스는 공통 이미터 구성의 대역폭을 저하시키는 밀러 효과로 인해 발생하지 않으며, 입력과 출력 사이의 상대적으로 높은 격리가 발생하기 때문에 VHF와 UHF와 같은 집적 회로와 고주파 증폭기에서 인기가 있다. 이 높은 격리는 출력에서 입력까지 피드백이 거의 없어 높은 안정성으로 이어진다는 것을 의미한다.

이 구성은 전류 이득이 거의 일치하므로 전류 버퍼로도 유용하다(아래 공식 참조). 흔히 공통 베이스는 공통 배출자 단계가 선행하는 이런 방식으로 사용된다. 이 두 가지의 조합은 높은 입력 임피던스, 격리 등 각 구성의 여러 장점을 가지고 있는 캐스코드 구성을 형성한다.

저주파 특성

저주파 및 소신호 조건에서 그림 1의 회로는 BJT에 대한 하이브리드-PI 모델이 채택된 그림 2의 회로로 나타낼 수 있다. 입력 신호는 직렬 저항 R을_s 가진 Thévenin 전압 소스 v로_s 나타내며 부하는 저항 R이다_L. 이 회로를 사용하여 공통 베이스 앰프의 다음과 같은 특성을 도출할 수 있다.

	정의	표현	근사표현	조건들
개방 회로 전압 게인	${\displaystyle{A_{v}}=\왼쪽.{\frac {v_{\text{i}}{v_{\text{i}}}}}}\오른쪽 _{R_{L}=\inflt }}}}}}}}}}$	${\displaystyle {\frac {(g_{m}r_{\text{o}+1)R_{C}}{R_{C}+R_{O}}}}}}$	${\displaystyle g_{m}R_{C}}}$	${\displaystyle r_{o}\gg R_{C}}$
단락 전류 게인	${\displaystyle A_{i}=\왼쪽.{i_{\text{i}}\over i_{\text{i}}\오른쪽 _{R_{{R}}L}=0}}$	${\displaystyle {\frac {r_{\pi }+\pi r_{o}}{r_{r_}{\pi }+(\pi +1)r_{o}}}}}}}}}}}}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle \reason \gg 1}$
입력 저항	${\displaystyle R_{\text{in}}={\frac {v_{i}}{i_}}}}}}}$	${\displaystyle {\frac {(r_{o}+R_{C}\병렬 R_{{L}r}r_{E}}}{{R_{E}+}+{\frac {R_{C}\병렬 R_{L}}{\beta +1}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}$	${\displaystyle r_{e}\왼쪽(\cHB {1}{g_{m}}\오른쪽)}$	${\displaystyle r_{o}\gg R_{C}\병렬 R_{L}\quad \left(\beta \gg 1\오른쪽)}$
출력 저항	${\displaystyle R_{\text{out}=\왼쪽.{\frac{v_{o}}{-i_{o}}}\오른쪽 _{v_{s}=0}}}$	${\displaystyle R_{C}\parallel \left([1+g_{m})(r_{\pi }\parallel R_{S})]r_{o}+r_{\pi }\parallel R_{S}\rialleline)}$	${\displaystyle {\reasoned}R_{C}&\병렬 r_{o}\\R_{C}&\병렬 \좌측(r_{o}\좌측[1+g_{m}\좌측(r_{\pi }\parallel R_{S}\우측)\우측)\end{aigned}}}}}}}}}}}}$	${\displaystyle {\reasoned}R_{S}&\ll r_{E}\\R_{S}&\gg r_{E}\ended}}}}$

참고: 평행선( )은 구성요소를 병렬로 표시한다.

일반적으로 전체 전압/전류 이득은 부하 효과로 인해 위에 열거된 개방/단락 이득보다 실질적으로 적을 수 있다(원인과 부하 저항성에 따라 달라짐).

활성하중

전압 증폭의 경우, 이 앰프에서 허용되는 출력 전압 스윙의 범위는 그림 1과 같이 저항기 부하_C R을 사용할 때 전압 게인과 연결된다. 즉, 큰 전압 이득은 큰 R을_C 필요로 하며, 이는 다시_C R을 가로지르는 큰 DC 전압 강하를 의미한다. 주어진 공급 전압의 경우, 이 강하가 클수록 트랜지스터 V의_CB 크기가 작아지고 트랜지스터의 포화 상태가 발생하기 전에 출력 스윙이 감소하여 출력 신호가 왜곡된다. 이러한 상황을 피하기 위해 활성 부하(예: 전류 미러)를 사용할 수 있다. 이 선택이 이루어지면, 위 표의_C R 값은 일반적으로 적어도 그림 1의 활성 트랜지스터의 r만큼_O 큰 활성 부하의 작은 신호 출력 저항으로 대체된다. 반면에 활성 부하에 걸친 DC 전압 강하는 고정된 낮은 값(활성 부하에 대한 적합성 전압)을 가지며, 저항 R을_C 사용하여 비교 가능한 이득에 대해 발생하는 DC 전압 강하보다 훨씬 적다. 즉, 능동 부하는 출력 전압 스윙에 대한 제한을 덜 부과한다. 활성 부하 여부와 상관없이 큰 AC 이득은 여전히 큰 AC 출력 저항과 결합되어 큰 부하 R_L loads R을 제외한 출력의_out 전압 분할 불량으로 이어진다.

전류 버퍼로 사용할 경우 게인은 R의_C 영향을 받지 않지만 출력 저항은 출력에서의 전류분할 때문에 구동되는 부하 R보다_L 훨씬 큰 버퍼에 대한 출력저항을 갖는 것이 바람직하므로 큰 신호전류가 부하로 전달될 수 있다. 그림 1과 같이 저항기 R을_C 사용할 경우, 큰 출력 저항이_C 큰 R에 결합되어 출력에서 신호 스윙을 다시 제한한다. (전류가 부하에 전달되지만 일반적으로 부하로 큰 전류 신호가 전달되는 것은 부하를 가로지르는 큰 전압 스윙도 의미한다.) 활성 로드는 출력 신호 스윙의 진폭에 대한 훨씬 덜 심각한 충격으로 높은 AC 출력 저항을 제공한다.

특성 개요

몇 가지 예시 어플리케이션이 아래에 자세히 설명되어 있다. 간단한 개요가 뒤따른다.

• 이미터 노드를 들여다보는 앰프 입력 임피던스 R은_in 대략 다음과 같이 매우 낮다.

${\displaystyle R_{\text{in}}=r_{E}={\frac {V_{{}}}T}{I_{E}}},}$

여기서 V는_T 열전압이고 나는_E DC 방출 전류다.

예를 들어, V_T = 26 mV, I_E = 10 mA의 경우, 다소 전형적인 값인_in R = 2.6 Ω. 만약_in R을 증가시키기 위해 I를_E 감소시킨다면, 낮은 전도성, 높은 출력 저항 및 낮은 β와 같은 다른 결과도 고려해야 한다. 이 저입력 임피던스 문제에 대한 실질적인 해결책은 캐스코드 앰프를 형성하기 위해 입력부에 공통 배출기 단계를 배치하는 것이다.

• 입력 임피던스가 너무 낮기 때문에 대부분의 신호 소스는 공통 베이스 앰프 R보다_in 더 큰 소스 임피던스를 갖는다. 그 결과, 소스는 전압 소스가 아니라 입력에 전류를 공급한다. (노턴의 정리에 따르면, 이 전류는 대략_in i = v_S / R이다_S. 출력 신호도 전류일 경우 앰프는 전류 버퍼로 입력과 동일한 전류를 전달한다. 출력을 전압으로 취할 경우, 앰프는 트랜스저항 증폭기로서 부하 임피던스에 의존하는 전압을 전달한다. 예를 들어, 저항 부하 R의_L 경우 앰프 출력 저항 R보다_out 값이 훨씬 작은 v_out = i R_inL. 즉, 이 경우의 전압 이득(아래에 자세히 설명)은 다음과 같다.

${\displaystyle v_{\text{out}}=i_{\text{in}}R_{L}=v_{s}{\frac {R_{L}}{R_{S}}}\Rightarrow A_{v}={\frac {v_{\text{out}}}{v_{S}}}={\frac {R_{L}}{R_{S}}}.}$

R_S ≫ r과_E 같은 소스 임피던스의 경우 출력 임피던스가 R_out = R_C [R_mπ (r_SO R) r]에 근접한다는 점에 유의하십시오.

• 매우 낮은 임피던스 소스의 특별한 경우에, 공통 베이스 앰프는 아래에서 설명하는 예들 중 하나인 전압 증폭기로서 작동한다. 이 경우(아래에 자세히 설명됨) R_S ≪ R과_E R_L ≪ R이_out 되면 전압 이득이 된다.

${\displaystyle A_{v}={\frac {v_{\text{out}}}}{v_{S}}}={\frac {R_{L}}}\관련 g_{m}R_{E}}}}}}}}}}$

여기서_m g = I / V는_CT 전도성이다. 낮은 소스 임피던스의 경우_out R = R에_OC 주목하십시오.

• 하이브리드-PI 모델에_O r을 포함하면 증폭기 출력에서 입력으로 역방향 전송을 예측하는데, 즉 증폭기는 양방향이다. 이에 따른 한 가지 결과는 입력/출력 임피던스가 로드/소스 종단 임피던스에 영향을 받기 때문에, 예를 들어 출력 저항_out R은 소스 저항_S R에 따라_OC R ≤ R_out ( (β + 1_OC) R 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 앰프는 r을_O 무시하는 것이 정확할 때(낮은 이득과 낮은 부하 저항에서 중간 정도 부하 저항으로 유효하여 분석을 단순화할 때) 일방적 정도로 근사하게 추정할 수 있다. 이 근사치는 종종 이산 설계에서 만들어지지만 RF 회로와 일반적으로 활성 부하가 사용되는 집적 회로 설계에서 정확도가 떨어질 수 있다.

전압 증폭기

공통 베이스 회로를 전압 증폭기로 사용하는 경우, 회로는 그림 2와 같다.

출력 저항은 최소 R_C r로_O, 낮은 소스 임피던스에서 발생하는 값이다(R_S r_E r). 전압 증폭기에서는 출력 저항이 크면 출력에서 전압 분할이 불량하기 때문에 바람직하지 않다. 로 RS)rE 그럼에도 불구하고, 전압 이득 작은 하중 물도:표에 따른 주목할 만큼은 플러스가 Avx그램 RL/2. 더 큰 소스 임피던스 증가한 것에 의해, 저항비 RL/RS은 아닌 것으로 트랜지스터의 속성이 될 수?, 이점이 무감각을적인 또는 트랜지스터 변화는 수입.개미.

이러한 계산에 하이브리드 파이 모델을 사용하는 대안은 2포트 네트워크에 기초한 일반적인 기법이다. 예를 들어, 전압이 출력인 이와 같은 애플리케이션에서는 출력 포트에서 전압 증폭기를 사용하기 때문에 g등가 2-포트(port)를 선택하여 단순성을 위해 g등가 2-포트를 선택할 수 있다.

r_E 근처에 있는_S R 값의 경우, 앰프는 전압 앰프와 전류 버퍼 사이의 전환이다. R_S ≫ r의_E 경우 테베닌 선원으로서의 드라이버 표현은 노턴 선원으로 대체해야 한다. 공통 베이스 회로는 전압 증폭기처럼 동작을 멈추고 다음에 설명한 것처럼 전류 추종기처럼 동작한다.

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그림 3은 전류 추종자로 사용되는 공통 베이스 앰프를 보여준다. 회로 신호는 입력에서 AC 노턴 소스(전류 I_S, 노턴 저항 R_S)에 의해 제공되며, 회로는 출력에서 저항 부하 R을_L 가진다.

앞서 언급했듯이, 이 앰프는 출력을 입력에 연결하는 출력 저항 r의_O 결과로서 양방향이다. 이 경우 최악의 경우에도 출력 저항이 크다(최소 R이고_O 큰_C R의_S 경우 (β + 1) R이_OC 될 수 있다). 양호한 전류 분할은 대부분의 전류를 부하로 보내기 때문에 큰 출력 저항은 전류 소스의 바람직한 속성이다. 현재의 이득은 R_S ≫ r만_E 있으면 매우 단합에 가깝다.

대안 분석 기법은 2포트 네트워크를 기반으로 한다. 예를 들어, 전류가 출력인 이와 같은 애플리케이션에서는 출력 포트에서 전류 증폭기를 사용하기 때문에 h-등가 2-포트(port)를 선택한다.

참고 항목

• 공통집합기
• 공통방출기
• 공용문
• 공동 배수구
• 공통출처
• 차동 증폭기
• 하이브리드-파이 모델
• 투포트 네트워크

참조

외부 링크

• 기본 BJT 앰프 구성(2007년 9월 9일 원본에서 보관)
• NPN 공통 베이스 앰프 - 하이퍼물리학
• ECE 327: 트랜지스터 기본 — 설명과 함께 공통 베이스 회로(즉, 전류 소스)의 예를 제시한다.