¿Por qué la corriente de base y la corriente de emisor son la corriente de entrada en las configuraciones de emisor común y base común, respectivamente?

En los ejemplos que cita, "Entrada" y "Salida" y según la intención del diseñador.

Es como esta llave:

La "entrada" es el lado que sostiene, la "salida" es el lado que está en el perno, pero esa no es una propiedad de la llave, se decide por la forma en que la usa: si gira la llave, las etiquetas se cambiar de lado también.

Ahora mira este seguidor de emisor:

En el esquema n.º 1, si la intención era generar un voltaje en la resistencia de carga, entonces la salida sería el emisor. Pero si la intención fuera crear una fuente de corriente y conducir una corriente a R5 (esquema n. ° 2), entonces la salida sería el colector.

Ahora, si la resistencia del emisor R4 no fuera constante sino variable, y el voltaje base fuera constante, y la intención fuera que el transistor estableciera un voltaje constante a través de esta resistencia para medir su valor midiendo la corriente que fluye a través de ella, siendo dicha corriente enviado a la resistencia del colector ... entonces se llamaría "base común", pero el circuito no cambió mucho.

#3 Si coloca una fuente de corriente CA en el emisor para medir su impedancia de salida, entonces la salida también se convierte en una entrada.

# 4 Si coloca una fuente de voltaje de CA en el colector para medir el efecto temprano, o la relación de rechazo de suministro, de su seguidor de emisor, entonces el colector también es una entrada.

#5, el diferencial/LTP. Lo que nos interesa son las corrientes de colector, por lo que decidimos que es la salida. Ingresamos algunas señales en las bases, para que obtengan una etiqueta de "entrada". A los transistores en sí no les importa, y además, la cuestión de cuál es el emisor en este caso es bastante interesante: es una salida porque cada transistor funciona como un seguidor, pero también es una entrada porque cada transistor influye en la corriente del otro. a través de su emisor. Entonces combina colector común y base común.

Entonces, básicamente, los tres pines son tanto de entrada como de salida, y se trata más de impedancias, ganancia e intención:

Colector: para BTJ en modo activo directo (o FET), Ic depende mucho de Vbe, pero no mucho de Vce. Esto significa que el colector es inútil como entrada: si coloca alguna señal allí, el transistor hará todo lo posible para ignorarlo. La baja dependencia de Ic de Vce significa que el colector se comporta como una salida de corriente de alta impedancia. Solo se considera una entrada si está interesado en los efectos de algunas de las imperfecciones del transistor como Cbc, efecto temprano, etc., en su circuito.

Si el colector está conectado a la fuente de alimentación, entonces la corriente del colector proviene de la fuente de alimentación pero no se usa como señal en el circuito, por lo que el pin no está etiquetado como "salida", porque esa no es la intención. A menos que la intención sea inyectar corriente en la fuente de alimentación, por supuesto, entonces es una salida;)

La base tiene una impedancia alta y una capacidad de baja corriente, por lo que generalmente no se puede usar como salida. Sin embargo, es muy conveniente como entrada, así que para eso se usa. Su impedancia depende del circuito.

En el modo de colector común (seguidor), el voltaje del emisor sigue al voltaje de la base, por lo que la impedancia de entrada de la base es bastante alta (es decir, hFe * carga del emisor). Luego se comporta como una entrada de voltaje de alta impedancia que atrae un poco de corriente parásita que es molesta pero tienes que vivir con eso.

En el modo de emisor común, dado que Vbe es bastante constante, el voltaje base permanece vinculado al voltaje del emisor. Entonces, la impedancia de entrada es baja: puede alimentar la corriente a la base y no se moverá mucho. Por lo tanto, se comporta como una entrada de corriente de baja impedancia.

El emisor es el más versátil ya que es IO de baja impedancia.

Se comporta como entrada y como salida. Como salida, descargará tanta corriente en la carga como sea necesario, de modo que el voltaje del emisor siga a la base, menos un Vbe. Entonces, el emisor actúa como una salida de voltaje de baja impedancia. Sin embargo, la corriente del emisor también aparece en el colector (menos la corriente base), lo que significa que el emisor actúa como una entrada de corriente de baja impedancia.

De todos modos.

¿Por qué la corriente del emisor es la corriente de entrada en la configuración de base común pero no la corriente del colector?

Debido a que usa una base común cuando quiere hacer eso, es tan simple como eso.

La base común es un transportador de corriente. Digamos que la etapa anterior genera una corriente, pero quiere generar esa corriente en un nodo de voltaje constante (o voltaje conocido). Un caso de uso común es usar una resistencia para convertir el voltaje en corriente: usa el emisor de un transistor para definir el voltaje en un lado de esa resistencia.

Otro caso de uso es el cascode:

Aquí Q5 actúa como una fuente de corriente controlada por Vin, generará corriente CA en su colector igual a Vin/R4. Si su colector está conectado directamente a una carga que tiene grandes oscilaciones de voltaje, entonces quizás su efecto temprano o la capacitancia del colector a la base causen problemas. Entonces, cascode Q4 toma la corriente del colector de Q5 como entrada en su emisor, y simplemente la emite en su colector. Lo único que hace es mantener Q5 en un Vce constante, lo que soluciona los problemas causados ​​por el efecto Early y Cbc.

¿Por qué se considera que IB es la corriente de entrada en la configuración común de emisor/colector?

Para ser quisquilloso, "corriente de entrada" puede significar dos cosas:

• La señal de entrada es en realidad una corriente, y el transistor se usa para su ganancia de corriente, en ese caso la corriente de salida sería Ic o beta por Ib a baja frecuencia.

• La señal de entrada es voltaje, se ingresa en la base, y la corriente de la base es una molestia y está etiquetada como "corriente de entrada" solo porque sucede en el pin que anteriormente estaba etiquetado como "entrada", pero no es la señal de entrada que queremos usar, solo una fuente de error a tener en cuenta.

Todas estas son preguntas de rutina que se hacen con frecuencia, pero quizás difíciles de buscar. No dudes de tu libro de texto hasta que lo entiendas completamente.

El transistor tiene muchas características no lineales que con ciertas configuraciones pueden linealizarse, en cierto modo con proporciones R o mantenerse no lineal y usarse como un interruptor. Como interruptor, la ganancia de corriente se reduce hasta un 90 % o de 10:1 a 50:1 en el mejor de los casos , a diferencia de un relé, que puede cambiar con una ganancia de corriente de >>5000 llevada al límite. por ejemplo, relé de 25 A con bobina de 5 mA.

1. En la configuración CE con una resistencia de emisor se convierte en corriente de colector controlada por corriente base con ganancia de corriente hFE ((parámetro h - Emisor directo) ya que Vbe permanece relativamente constante y la ganancia de voltaje = Rc/Re. Pero Vbe todavía aumenta ligeramente con Ib y siempre sigue el Shockley ecuación exponencial de Ic vs Vbe incluso si no la usamos.

• Entonces, al agregar Re, que es mucho más grande que la resistencia dinámica de Rbe =$r_{\pi}$como se llama en el modelo simplificado de Pi, la ganancia de voltaje de CA ahora está linealizada por la relación Rc/Re y la corriente de CC está controlada por Ic/Ib de acuerdo con un valor nominal que es difícil de controlar en la fabricación, por lo que tiene una amplia tolerancia .

• Pero cuando el CE se usa como un interruptor, elegimos Re = 0, entonces la relación de ganancia ahora es con una resistencia dinámica muy pequeña Rbe, Av = Rc / Rbe = ganancia de voltaje. Pero cuando el voltaje de la base del colector cae a 0 y se polariza hacia adelante, digamos Vce <0.7, la ganancia de corriente efectiva aún llamada hFE cae al 10% o más de su ganancia de corriente lineal máxima cuando$V_{ce}=V_{ce(sat)} "value" @ I_C= "spec" for ~ Ic/Ib=10$

2. Para CB, el Vbe se mantiene "relativamente" constante con algo de Rb Vb y tapas para cortocircuitar el voltaje base de CA, luego la corriente del colector es modulada por Vbe desde un emisor de baja impedancia impulsado desde una fuente de voltaje de baja impedancia inyectando corriente a un relativamente constante Vbe. Por lo tanto, la ganancia de voltaje es nuevamente Rc / Re pero manteniendo Vbe constante Ie = Ic (+Ib = ignorar) y, por lo tanto, la ganancia de voltaje ocurre simplemente a partir de las relaciones R impulsadas por una fuente de voltaje en el emisor para alta velocidad pero sin ganancia de corriente.

Detalles de CB Simulación de CB A riesgo de dar demasiada información, aquí hay un amplificador CB con un generador de 50 ohmios. Tenga en cuenta que Vbe todavía modula Ic pero Vb es constante y Vbe es un cambio relativamente pequeño. Así que efectivamente decimos que está linealizado con Av=Rc / (Rbe+ Re) pero Rbe está controlado por Ic que es la pequeña resistencia dinámica no lineal. Por lo tanto, aquí la ganancia resultó en un 85 % de Rc/Re al elegir Ic > 1 mA Vc cerca de Vcc/2 y Rth base Thevenin Req/Re alrededor del 75 % de hFE. Su millaje variará con estas opciones.

Suponga que la tapa. impedancia Xc(f) = 0.

3. Vbe es una función de la brecha de banda y de los portadores mayoritarios y minoritarios del material de unión PN. P para positivo, N para negativo. El nivel de concentración de dopaje es bastante diferente al de la unión Vbc, pero ambos tienen características de diodo PN para V vs I, por lo que el comportamiento de CE no es el mismo cuando se invierte y, por lo tanto, Vbe tiene un umbral de voltaje de ruptura inversa muy bajo -5 ~ -6V a diferencia de Vbc.

4. Usamos Vce para la salida en lugar de Vcc-Vc a través de la resistencia para compartir un voltaje de riel de emisor común, por ejemplo, 0V. Cuando cambia las referencias de 0V a V+=Vcc, está invirtiendo el voltaje y restándolo del suministro. Dado que la configuración de CE tiende a ser una fuente/sumidero actual, ese comportamiento se define como independiente de Vcc, por lo que usar Vcc como referencia no ayuda al diseñador o al estudiante a comprender.

5. La resistencia de entrada cambia para cada pin BCE pero para CE es Rin @ base = hFE * (Rbe + Re) y para colector común, CC el emisor ve los efectos base como Rout @ emitter = Rbe + Rb/hFE donde Rb es el El equivalente de Thevenin de, por ejemplo, R1//R2 y Rbe a menudo se pasa por alto, ya que es pequeño e insignificante, excepto en la configuración de CB.

Algunos resultados de búsqueda pueden ser útiles.

Una tabla de características de entrada y salida:
https://www.etechnog.com/2019/12/transistor-cb-ce-cc-configuration.html

La perspectiva introspectiva de Jonk.

Confusión con respecto al amplificador de señal

Tenga en cuenta que al cambiar de tierra en la tapa de entrada CB. con generador de señal Re. Puedo volver a un amplificador CE. nuevamente con una ganancia de voltaje de 42. (4.22Vpp/ 100mVpp)

Sigan con las grandes preguntas. Esta es la causa raíz de todo gran ingeniero.

MSKB: la respuesta a su pregunta es relativamente simple y puede ser bastante corta:

El transistor es un dispositivo de 3 terminales (C,B,E). Cuando se conecta correctamente a los voltajes de suministro, la corriente entre C y E se puede variar con un voltaje de control Vbe entre la base y el emisor. La función de control es una función exponencial dada por W. Shockley Ic=f(Vbe).

• Para cada una de las tres configuraciones posibles (CE, CB, CC), uno de los nodos del par de control (B,E) se mantiene a un potencial constante y el otro nodo recibe el voltaje de la señal de entrada que puede variar el voltaje Vbe - y, por lo tanto, la corriente Ic resp. Es decir, a través del dispositivo.

• En lo que respecta a la corriente de entrada (su pregunta), esta es la corriente impulsada por el voltaje que está conectado al nodo de entrada correspondiente (B o E). Esta corriente tiene una parte de CC (Ib resp. Ie, fijando el punto de operación de CC) y una parte de CA (ib resp. ie) determinadas por el voltaje de la señal.

• La corriente de la señal de entrada (ib resp. ie) NO juega un papel importante para fines de amplificación. Junto con el voltaje de entrada, determina la resistencia de entrada de la señal. Esta resistencia no debe ser demasiado pequeña porque normalmente deseamos que la resistencia de la fuente interna de la fuente de señal tenga una influencia menor solo en el factor de amplificación.

• Ejemplo: El propósito principal (si no el único) de la configuración de colector común (seguidor de emisor) es proporcionar una impedancia de entrada bastante alta (debido a la resistencia de retroalimentación del emisor). La ganancia de voltaje es solo la unidad.

El tema principal que impregna sus preguntas es "¿por qué considerar algo como una entrada o una salida en un circuito de transistores?". La respuesta principal es "la salida es aquella en la que la corriente y/o el voltaje aparecen amplificados en relación con la entrada, porque si no, ¿para qué molestarse con un transistor?".

Ahora, por supuesto, los transistores no son dispositivos lineales, por lo que puede haber otras razones para usarlos que no pueden clasificarse fácilmente como entrada/salida (por ejemplo, un transdiodo, es decir, simplemente uniendo la base y el colector del transistor, obviamente tiene sin entrada/salida separada, y los circuitos como una fuente de corriente constante amplían la definición de entrada/salida). Pero para las configuraciones de amplificador estándar, uno puede, con alguna justificación, determinar un pin que funcione como entrada y un pin de salida que lleve de alguna forma una versión amplificada de la entrada.