Lecture Electrical Engineering: Lecture 25 - Dr. Nasim Zafar

The main contents of the chapter consist of the following: Characteristic parameters, the basic structure, configurations, common-emitter amplifier, emitter directly connects to ground, emitter connects to ground by resistor RE

COMSATS Institute of Information Technology

Virtual campusIslamabad

connects to  ground by 

2 Nasim Zafar

Ø The large­signal operation of  the BJT amplifier,  discussed in lecture 20 (Section 5.3), identifies the region over which a 

properly biased transistor can be operated as a linear amplifier for small signals

Ø Methods for dc biasing the BJT were studied in lecture 22 

(Section 5.5), and a detailed study of the small­signal 

amplifier operation was also presented (Section 5.6). 

Ø We are now ready to consider practical transistor amplifiers, and we will do so in this lecture for circuits suitable for 

discrete­circuit fabrication. Nasim Zafar 4

Ø The basic circuit that we shall use, to implement the various configurations of BJT amplifiers, is shown in slide 8, Ref. 

Sedra­Smith (Figure 5.59). 

Ø Among the various biasing schemes possible for discrete BJT amplifiers, we have selected for simplicity and effectiveness, the one employing constant­current biasing (Section 5.5).

Ø Slide 8 indicates the dc currents in all branches and the dc 

voltages at all nodes. 

6 Nasim Zafar

Basic structure of the circuit used to realize single­stage, 

discrete­circuit BJT amplifier configurations.

8 Nasim Zafar

Ø To study the BJT amplifier circuits, it is important to know how to characterize the performance of amplifiers as circuit building blocks. 

Ø During the introduction to this subject, the initial material was limited to unilateral amplifiers. 

Ø A number of the amplifier circuits however, are not unilateral; that is, they have internal feedback that may cause their input resistance to depend on the load resistance. Similarly, internal feedback may cause the output resistance to depend on the 

value of the resistance of the signal source feeding the 

v For nonunilateral amplifiers, we present here a general set of parameters and equivalent circuits that we will employ in  characterizing and comparing transistor 

amplifiers. 

10 Nasim Zafar

i i

i

v R

i

i in

i

v R

L

R i

o vo

v

v A

i

o v

v

v A

12 Nasim Zafar

o is

i

i A

i

o i

i

i A

0

L R i

o m

v i G

Output resistance of amplifier proper

0

i v x

x o

i

v R

Output resistance

0

sig v x

x out

i v R

Voltage Amplifier

Transconductance Amplifier Voltage Amplifier

16 Nasim Zafar

Ø Voltage Divided Coefficient:

sig in

in sig

i

R R

R v

v

o L

L vo

v

R R

R A

A

o m

vo G R A

o L

L vo

sig in

in v

R R

R A

R R

R G

vo sig

i

i

R R

R G

out L

L vo

v

R R

R G

G

18 Nasim Zafar

Ø This capacitor is required to provide a very low impedance to ground (ideally, zero impedance; i.e., in effect, a short circuit) 

The Common­Emitter (CE) Amplifier

Equivalent circuit obtained by replacing the transistor 

with its hybrid­pi model.

22 Nasim Zafar

Common­Emitter Amplifier

C v

R r

r R

R

C out R R

is

A

24 Nasim Zafar

with a   Resistance in the Emitter

26 Nasim Zafar

with a   Resistance in the Emitter

C v

R r

R

R

) )(

1 (

) //

(

e e

sig

L

C v

R r

R

R

R G

C out R R

is

A

28 Nasim Zafar

The Common­Base (CB) Amplifier

32 Nasim Zafar

) //

L

C v

r R

R

R

C out R R

is

A

The Common­Collector (CC) Amplifier   

or Emitter­Follower

      The Common­Collector Amplifier   or 

Emitter­Follower

36 Nasim Zafar

      The Common­Collector Amplifier   or 

Emitter­Follower

1 (

) //

)(

1 (

L o

e

L o

R r

A

) //

)(

1 (

) //

)(

1

( //

//

L o

e

L o

sig ib

B

ib

B v

R r

r

R

r R

R R

R

R G

1

B e

out

R

R r

R

) 1

(

is

A

38 Nasim Zafar

Ø The CE configuration is the best suited for realizing the amplifier gain. 

Ø Including RE provides performance improvements at the 

expense of gain reduction

Ø The CB configuration only has the typical application in amplifier. Much superior high­frequency response

Ø The emitter follower can be used as a voltage buffer and exists in output stage of a multistage amplifier. Nasim Zafar 40

• Evaluate the values of the BJT small­signal parameters at the bias point (with   = 100). The Early voltage β VA = 100 V.

42 Nasim Zafar

Example: 5.41