background image

Experiment (6): Common Collector & Base Amplification Circuit

 

 

 

2016/2017

 

 
 
 
 
 
 

Study Objective: 

(1) To compute and measure the basic characteristics of CC & CB amplification. 
(2) To distinguish between the  CC & CB amplifiers. 

 

Introduction: 

 

1.  Common Base (CB) Amplifier 

 (A) Basic knowledge of CB amplifier 

The common-base (CB) amplifier provides high voltage gain with a maximum current 

gain of 1. Since it has a low input resistance, the  CB amplifier is the most appropriate type 
for  certain  application  when  source  tend  to  have  very  low-resistance  outputs  such  as 
Antennas and Transmission Lines. 

The  basic  circuit  of  CB  amplifier  is  shown  in  Figure  (1).  As  the  base  is  the  common 

terminal between the V

i

 and V

O

. this circuit is thus called common-base (CB) amplifier. 

R

E

c

i

R

C

V

in

V

EE

V

CC

c

c

V

o

 

Figure  (1) 

 

(B) DC bias design for CB amplifier 

Since the above Figure has two DC power supplies( VCC and VEE ), it is  more 

practical  use  the  circuit  in  Figure  (2)  which    is  has    one  DC  power  supply(VCC).  The 
base is viewed as short-circuit for AC signal. The base thus seems to be grounded for V

i

 

and V

O

The DC bias is analyzed as follows: 

2

1

2

R

R

R

V

V

CC

B

 

E

BE

B

E

E

E

R

V

V

R

V

I

 

C

C

CC

C

E

E

C

E

C

R

I

V

V

R

V

I

I

I

 

Experiment No. (6) 

 

Common Collector & Common Base 

Amplifier Circuits 

 


background image

Experiment (6): Common Collector & Base Amplification Circuit

 

 

 

2016/2017

 

R

E

C

1

R

C

V

in

C

2

R

1

R

2

V

o

V

CC

C

B

V

E

V

c

V

B

I

C

I

E

I

B

 

Figure (2) 

 
(C) AC analysis for CB amplifier 

The  circuit  shown  in  Figure  (3a)  can  be  represented  by  the  equivalent  circuit  of 

Figure (3b). 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

(a)      

 

 

 

 

 

(b)  

Figure (3) 

 

From  this  circuit  we  can  find  out  that  the  CB  amplifier  has  the  following 

characteristics: 

 

1.  Voltage Gain: 

The  voltage  gain  from  emitter  to  collector  is  developed  as  follows  (V

in

=v

e

V

o

=v

c

e

e

C

e

e

c

in

o

v

r

i

R

i

v

v

V

V

A

 

since 

1

, then: 

e

C

v

r

R

A

 

Notice  that  the  given  expression  is  the  same  for  the  CE  amplifier.  However, 

there is no phase inversion from emitter to collector in CB

 

2.  Input Resistance: 

The resistance  appears at the emitter (input) is: 

e

e

e

e

e

in

in

in

i

r

i

i

v

I

V

R

              

e

in

r

R

 

Since  the  input  resistance  of  CB  amplifier  (

e

r

)  is  depends  on  the  input  current,  ie, 

 

c

e

I

mv

r

/

26

 

R

E

c

i

R

C

V

in

V

EE

V

CC

c

o

V

in

R

E

r

e

B

E

C

R

C

V

o

 

αi

e

 


background image

Experiment (6): Common Collector & Base Amplification Circuit

 

 

 

2016/2017

 

the  large  input  signal  suffers  from  distortion  greater  than  the  small  signal.  This  is  the 

reason that   CB amplifier operates only on the small signal and known as a small signal 
amplifier
  

  

3.  Output Resistance: 

Looking  into  the  collector  (output),  the  output  resister  is  simply  the  collector 

resistor: 

C

o

R

R

 

4.  Current Gain: 

The current  gain  is  the  output  current  divided by  the  input  current.  i

c

  is  the  ac 

output  current,  and  i

e

  is  the  ac  input  current.  Since

e

c

i

i

,  the  current  gain  is 

approximately 1. 

1

i

A

 

 

2. Common Collector (CC) Amplifier 

 

(A) Basic knowledge of CC amplifier 

Common-collector (CC) or emitter follower amplifier is an important small  signal 

amplifier configuration. It is very useful one because it has very high input resistance, 
high current gain, very small output resistance, and approximately unity voltage gain. 
The high input resistance and  low output resistance make the emitter follower an ideal 
buffer  between  a  high  impedance  source  and  a  low  impedance  load.  A  buffer  is  any 
circuit that keeps the source from being affected by a load. 

CC amplifier is shown in Figure(4), you can seen that the input is from the base 

and the output from emitter as well as the V

CC

 will be short-circuit with respect to AC 

signal  (in  the  equivalent  circuit),  C  is  the  common  terminal  between  V

in

  and  V

o

.  In 

other words, C is grounded

.

 

 

R

B

c

in

R

E

c

E

V

CC

V

in

V

o

R

B

R

E

V

CC

V

E

I

B

I

C

I

E

V

BE

 

Figure(4)                                            

Figure(5)

 

 
 (B) DC bias design for CC amplifier 

The emitter-feedback bias circuit is shown in Fig. 2. where  

E

B

R

I

 

)

1

 

(

V

 

R

 

I

R

I

 

 

V

R

I

 

V

BE

B

B

E

E

BE

B

B

CC

 

E

B

BE

CC

B

R

R

V

V

I

)

1

(

 

B

B

I

 

 

I

 

)

(1

 

 

I

 

I

 

I

C

B

E

     and   

E

E

E

R

I

 

V

 

 


background image

Experiment (6): Common Collector & Base Amplification Circuit

 

 

 

2016/2017

 

(C) AC analysis for CC amplifier 

The  following  small-signal  AC  equivalent  circuit  (Figure(6b))  can  be  used  to 

calculate  the  voltage  gain,  input  resistance,  and  output  resistance  of  the  common-
collector amplifier of Figure(6a). 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
(a) 

 

 

 

 

 

 (b) 

Figure (6) 

 

1.  Voltage Gain: 

)

(

E

e

e

in

E

e

o

R

r

i

V

R

i

V

 

E

e

E

E

e

e

E

e

in

o

v

R

r

R

R

r

i

R

i

V

V

A

)

(

 

If R

E

>>r

e

, then a good approximation is:   

1

v

A

 

Since the output voltage is at the emitter, it is in phase with the base voltage, so there 

is  no  inversion  from  input  to  output.  Because  there  is  no  inversion  and  because 
the voltage  gain  is  approximately  1,  the output  voltage  closely  follows  the  input 
voltage in both phase and amplitude; thus the term Emitter-follower

 

2.  Input Resistance: 

b

E

b

e

b

in

in

in

i

R

i

r

i

I

V

R

 

)

(

E

e

in

R

r

R

 

If R

E

>>r

e,

 then: 

E

in

R

R

 

 

3.  Output Resistance: 

The output resistance, looking into emitter of CC, is approximated as follows: 

e

E

e

S

o

r

R

r

R

R

\

\

)

(

 

Where R

S

 is the resistance of input source. 

 

4.  Current Gain: 

b

e

i

i

i

I

I

A

in

o

 

R

B

c

i

R

E

c

E

V

CC

V

S

V

o

R

S

V

s

R

B

re

ßib

E

B

C

R

E

V

o

R

s

βr

e

 

βi

b

 

V

in

 


background image

Experiment (6): Common Collector & Base Amplification Circuit

 

 

 

2016/2017

 

CC  amplifier  is  not  applicable  in  voltage  amplification,  but  is  suitable  for 

impedance

 

matching.

  

Common-emitter,  Common-collector,  and  Common-base  amplifier  configuration 

are summarized in Table -1. 

 

 

Table -1: Relative Comparison of Amplifier Configurations 

 

CE 

CC 

CB 

Voltage Gain, A

V

 

High 

R

c

/r

e

 

Low 

≈1 

High 

R

c

/r

e

 

Current Gain, A

i

 

High 

β 

High 

β 

Low 

≈1 

Power Gain, A

p

 

Very High 

A

i

A

v

 

High 

≈A

i

 

High 

≈A

v

 

Input Resistance, R

in

 

Low 

βr

e

 

High 

βR

E

 

Very Low 

r

e

 

Stage Output 

Resistance, R

o

 

High 

/

c

r

 

Very Low 

e

r

 

High 

c

r

 

Phase Angle 

180

o

 

0

o

 

0

o

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

Experiment (6): Common Collector & Base Amplification Circuit

 

 

 

2016/2017

 

Experiment Equipments: 

(1) KL-200 Linear Circuit Lab. 
(2) Experiment Module: KL-23003. 
(3) Experiment Instrument: 1. Multimeter or digital multimeter. 

        2.Two channel Oscilloscope. 

 (4) Materials: As indicated in the KL-23003. 

Experiment Items: 

Item One (1) Experiment for CB amplifier. 

Experiment Procedures:

 

(1) Insert the short-circuit clips by referring to Figure(7), Connect the DC +12V without 

connecting input signal (Use transistor 2N3904 ). 

(2) Adjust VR2 (10kΩ), so that V

CB

 = 1/2V

CC

, then record V

BE

,

 I

E,

 I

B

 and I

C

 as shown in 

table (2a) 

(3) Connect signal generator to the input terminal V

in

(IN) and  (Channel 1) oscilloscope 

(DC position. Then  connect (Channel 2) oscilloscope (DC position) to the output 
terminal V

o

 (OUT). 

(4)  Adjust  the  signal  generator  frequency  to  l  kHz  and  Then  adjust  signal  generator  such 

that the oscilloscope can display maximum non-distorted output view   V

in

 and V

o  ,    

( apply Vs = 300mV

P-P

,350 mV

P-P

,400 mV

P-P

,410  mV

P-P

,420 mV

P-P

,450 mV

P-P

, 500 

mV

P-P

,800 mV

P-P

).  see the output (Vo) at each value. 

(5) Use oscilloscope to measure v

in

, v

and v

o

 respectively, then calculate A

v

 as shown in 

table (2b) 

(6)  Move  the  Q  point  location  up  and  down  till  the  output  is  distorted  and  sketch  the 

output in each case . 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Table -2: 

(a) DC results 

 

 

(b) AC results 

 

V

CB

  

V

BE

 

I

B

 

I

E

 

I

C

 

β 

6V 

 

 

 

 

 

V

CB

 

(DC) 

v

S (p-p) 

V

a(p-p) 

v

in

(p-p)

  v

o(p-p) 

A

v

 

Phase shift between 

Vi and Vo 

6V 

 

 

 

 

 

 

Figure(7)

 

Va

 

Vi

 


background image

Experiment (6): Common Collector & Base Amplification Circuit

 

 

 

2016/2017

 

Item Two (2): Experiment for CC amplifier 

 
Experiment Procedures: 

(1) Insert the short-circuit clips by referring to Figure(8), Connect the DC +12V without 

connecting input signal  (Use transistor 2N3904)

(2) Adjust  VR2  (10kΩ),  so  that  V

CE

  = 1/2V

CC

, then record  V

BE

,  I

B

  and  I

C

 as shown in 

table (3 ) 

(3) Connect signal generator to the input terminal V

in

(IN) and  (Channel 1) oscilloscope 

(DC  position.  Then  connect  (Channel  2)  oscilloscope  (DC  position)  to  the  output 
terminal  V

o

  (OUT).  Then  adjust  signal  generator  such  that  the  oscilloscope  can 

display 

maximum 

non-distorted 

output, 

apply 

Vs 

2V

P-P

,4V

P-P

,                              

8 V

P-P

,9V

P-P

,10V

P-P

,12V

P-P

, 20V

P-P

).  see the output (Vo) at each value. Sketch  V

in

 

and V

at maximum non-distorted output voltage. 

(4)  Use the oscilloscope to measure  

v

a

(p-p)

v

in

(p-p)

 and 

v

o(p-p)

 as in table (3b) 

(5) Move the Q point location up and down till the output is distorted and sketch the 
 output in each case 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

Experiment (6): Common Collector & Base Amplification Circuit

 

 

 

2016/2017

 

Experiment Results:  

(a)Tabulate your results as shown in Table (3a,b). 
(b)Graphs of steps 3 and 5.  

Table -3: 

(a) DC results 

 
 
 
 

 (b) AC results 

E

e

R

v

i

O

 

B

b

R

v

v

i

in

a

,  

 

b

in

i

v

R

in

in

v

v

A

O

V

,   

 

  

b

i

i

A

e

i

                     

i

V

P

A

A

A

.   

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

V

CE

 

V

BE

 

I

B

 

I

E

 

I

C

 

β 

6V 

 

 

 

 

 

VCE 
= 6V 

V

S

(p-p)

 

v

a

(p-p) 

v

in

(p-p)

 

v

o(p-p) 

i

e(p-p) 

i

b(p-p) 

R

in 

A

v

 

A

A

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Experiment (6): Common Collector & Base Amplification Circuit

 

 

 

2016/2017

 

Discussion:

 

 
1.  Why  the  buffer  is  used  to  match  between  high  resistance  source  and  low  resistance 

load?. Explain why we can use CC as a buffer. 

                

2.  Explain why the CB known as small signal amplifier? 

 

3.  Match  the  following  generalized  characteristic  with  the  appropriate  (C.E,  C.B,  C.C

amplifier configuration: 

a.  Good current gain, unity voltage gain, high input resistance.  
b.  Good current gain, good voltage gain, low input resistance.  
c.  Unity current gain, good voltage gain, low input resistance.   

 

4.  Explain why the CC amplifier is called Emitter-follower?. 

 

5.  Choose the correct answer: 

(a) A small signal Amplifier 

1. Goes into saturation once on each input cycle. 
2. Uses only a small portion of its load line. 
3. Is always a common-emitter amplifier. 

(b) Among all configurations of the transistor amplifiers, which one has the largest of 

voltage gain and current gain? 

1. CE configuration. 
2. CC configuration. 
3. CB configuration. 

(c) In a certain emitter-follower circuit, the current gain is 50. The power gain is 

1. 50 AV. 
2. 50. 
3. Answers 1 and 2. 

(d) The main disadvantage of the CB amplifier compared to the CE and CC amplifier 

1. has low input resistance. 
2. its power gain ≈A

V

3. has low current gain. 

(e)  If  one  stage  of  CC  amplifier  is  connected  between two  stages  of  CE  amplifiers, 

what is the function of this CC amplifier? 

1. Voltage amplification. 
2. Impedance matching. 
3. Current amplification. 
 
 

6.  Writ a conclusion for this experiment. 




رفعت المحاضرة من قبل: Younis Rahema
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 672 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل