Stadi amplificatori a singolo transistore

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 La realizzazione di un amplificatore, in maniera del tutto primitiva, è possibile con un semplice circuito composto da un transistore e un componente passivo di carico (solitamente un resistore). Lo scopo è quello di amplificare piccoli segnali. Per definizione, un segnale è detto piccolo se la sua ampiezza oscilla di poco attorno al punto di riposo.

 A seconda della disposizione del transistore e della posizione del segnale di ingresso e di uscita, si possono ottenere amplificatori con diverse caratteristiche di guadagno, impedenza di ingresso e uscita, e risposta in frequenza. Vengono illustrati gli stadi elementari.

Emettitore comune (EC)

Lo stadio a emettitore comune è realizzato tramite un transistore bipolare a giunzione (bjt) realizzato nei seguenti modi:
  1. bjt npn: il terminale di emettitore è connesso a massa, ma il carico resistivo è connesso tra l'alimentazione e il terminale di collettore. L'uscita è presa sul terminale di collettore;
  2. bjt pnp: il terminale di emettitore è connesso all'alimentazione, mentre il carico resistivo è connesso tra il terminale di collettore e la massa. L'uscita è presa sul carico resistivo.
In figura 1 è mostrato il circuito dello stadio EC nei due casi di npn e pnp.

Figura 1: stadio EC con npn (sinistra) e pnp (destra).

La polarizzazione di questo stadio può avvenire in diversi modi, dalla semplice "batteria" collegata all'ingresso, con il metodo della polarizzazione in tensione, fino a un partitore resistivo che moduli la corrente di base al fine di ottenere una determinata corrente di collettore a riposo, con il metodo della polarizzazione in corrente.
L'analogo all'emettitore comune, realizzato tuttavia con transistore MOS, è il Source Comune. Circuito identico a quello in figura 1, ma con la presenza di un MOS a canale n nel primo caso, e di un MOS a canale p nel secondo caso.

Collettore comune (CC)

Lo stadio collettore comune può essere visto come lo speculare dello stadio a emettitore comune. Infatti, a seconda della tipologia di bjt:
  1. bjt npn: il collettore è connesso direttamente all'alimentazione, mentre l'emettitore è collegato al carico resistivo. L'uscita è presa direttamente sul carico;
  2. bjt pnp: il collettore è connesso a massa, mentre l'emettitore a un capo del carico resistivo. L'uscita è presa direttamente sull'emettitore.
In figura 2 sono mostrati i circuiti dello stadio CC.
Figura 2: stadio CC npn (sinistra) e pnp (sinistra).

Anche per questo stadio, la polarizzazione può essere effettuata per mezzo di una batteria, per una polarizzazione in tensione, ma anche tramite una resistenza di base per una polarizzazione in corrente. L'analogo in tecnologia MOS del collettore comune è il drain comune. Un MOS a canale p avrà la stessa topologia del collettore comune con bjt pnp, mentre un MOS a canale n avrà la stessa topologia del bjt npn.

Base comune (BC)

Lo stadio a base comune ha una topologia totalmente particolare. Infatti, sul terminale di base è connessa una alimentazione costante, tra alimentazione principale e collettore vi è una resistenza Rc, mentre la tensione di ingresso è posta direttamente sull'emettitore. La tensione in uscita è prelevata su un resistore di carico RL connesso tra collettore e massa. Osservare la figura 3.
Figura 3: stadio a base comune npn.

In questa tipologia di stadio amplificatore, non vi è alcuna distinzione tra pnp ed npn, essendo la base identica in entrambi i casi.
Per polarizzare questo circuito, si adotta spesso l'utilizzo di un partitore di impedenze resistivo-capacitivo. Si tratta di una serie di resistenza e capacità collegate tra VCC e massa. Il terminale di base è collegato tra resistore e capacità.


L'accoppiamento di un segnale in ingresso con il dispositivo amplificatore può essere fatto tramite un accoppiamento capacitivo: consiste nell'inserire una capacità di accoppiamento in serie con la sorgente di segnale. Il suo scopo è quello di rimuovere in primis la componente continua del segnale, ma anche di evitare che si possa destabilizzare il punto di riposo del circuito stesso. Si consiglia sempre di inserire una capacità sull'ingresso e una sull'uscita, per il disaccoppiamento. Osservare la figura 4.
Figura 4: capacità di accoppiamento di un generico stadio amplificatore.




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