Κοινό κύκλωμα ενισχυτή συλλεκτών και οι εφαρμογές του

Ο ενισχυτής είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που χρησιμοποιείται για την ενίσχυση ενός σήματος τάσης ή ρεύματος. Η είσοδος για το τρανζίστορ θα είναι μια τάση ή ρεύμα και η έξοδος θα είναι μια ενισχυμένη μορφή αυτού του σήματος εισόδου. Ένα κύκλωμα ενισχυτή είναι γενικά σχεδιασμένο με ένα ή περισσότερα τρανζίστορ που ονομάζεται ενισχυτής τρανζίστορ. Το τρανζίστορ (BJT, FET) είναι ένα σημαντικό συστατικό σε ένα σύστημα ενισχυτή. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε το κύκλωμα ενισχυτή κοινού συλλέκτη.

Οι ενισχυτές τρανζίστορ συνήθως χρησιμοποιούνται στις καθημερινές μας εφαρμογές όπως ένας ενισχυτής ήχου, ραδιοσυχνότητα, δέκτες ήχου, Επικοινωνία οπτικών ινών , και τα λοιπά.

Κοινά βασικά στοιχεία για τον ενισχυτή τρανζίστορ Follower Transistor

Όπως συζητήσαμε στο προηγούμενο άρθρο μας, υπάρχουν τρεις διαμορφώσεις τρανζίστορ που χρησιμοποιούνται συνήθως για την ενίσχυση σήματος, δηλαδή κοινή βάση (CB), κοινό συλλέκτη (CC) και κοινή εκπομπή (CE).

Οι καλοί ενισχυτές τρανζίστορ έχουν ουσιαστικά τις ακόλουθες παραμέτρους υψηλό κέρδος, υψηλή αντίσταση εισόδου, υψηλό εύρος ζώνης, υψηλό ρυθμό μετάδοσης, υψηλή γραμμικότητα, υψηλή απόδοση, υψηλή σταθερότητα κ.λπ.

Στη διαμόρφωση τρανζίστορ Common Collector, χρησιμοποιούμε το τερματικό συλλέκτη ως κοινό τόσο για σήματα εισόδου όσο και για έξοδο. Αυτή η διαμόρφωση είναι επίσης γνωστή ως διαμόρφωση παρακολούθησης πομπού, επειδή η τάση του πομπού ακολουθεί την τάση βάσης. Η διαμόρφωση του ακόλουθου εκπομπού χρησιμοποιείται ως ρυθμιστικό τάσης. Αυτές οι διαμορφώσεις χρησιμοποιούνται ευρέως σε εφαρμογές αντιστοίχισης σύνθετης αντίστασης λόγω της υψηλής σύνθετης αντίστασης εισόδου.

Οι συνηθισμένοι ενισχυτές συλλεκτών έχουν τις ακόλουθες διαμορφώσεις κυκλώματος.

• Το σήμα εισόδου εισέρχεται στο τρανζίστορ στο τερματικό βάσης
• Το σήμα εισόδου εξέρχεται από το τρανζίστορ στο τερματικό του πομπού
• Ο συλλέκτης συνδέεται με μια σταθερή τάση, δηλαδή γείωση, μερικές φορές με μια παρεμβαλλόμενη αντίσταση

Ένα απλό κύκλωμα ενισχυτή κοινού συλλέκτη φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η αντίσταση συλλέκτη Rc δεν είναι απαραίτητη σε πολλές εφαρμογές. Ωστε να τρανζίστορ εργασίας ως ενισχυτής , θα πρέπει να βρίσκεται στην ενεργή περιοχή της διαμόρφωσής του.

Κοινό κύκλωμα ενισχυτή ή κύκλωμα Follower Emitter

Για αυτό θέτουμε το σημείο ηρεμίας που πρέπει να ρυθμιστεί με το κύκλωμα εξωτερικό του τρανζίστορ, οι τιμές των αντιστάσεων Rc και Rb, και οι πηγές τάσης DC, Vcc και Vbb, έχουν επιλέξει ανάλογα.

Μόλις υπολογιστούν οι συνθήκες ηρεμίας του κυκλώματος και έχει καθοριστεί ότι το BJT βρίσκεται στην ενεργό περιοχή προς τα εμπρός, οι παράμετροι h υπολογίζονται παρακάτω για να σχηματίσουν το μοντέλο μικρού σήματος του τρανζίστορ.

Κοινά χαρακτηριστικά ενισχυτή τρανζίστορ συλλέκτη

Η αντίσταση φορτίου στον κοινό ενισχυτή συλλέκτη που τοποθετείται σε σειρά με το κύκλωμα εκπομπής λαμβάνει τόσο το ρεύμα βάσης όσο και τα ρεύματα συλλέκτη.

Δεδομένου ότι ο εκπομπός τρανζίστορ είναι το άθροισμα των ρευμάτων βάσης και συλλεκτών, δεδομένου ότι τα ρεύματα βάσης και συλλεκτών προσθέτουν πάντα μαζί για να σχηματίσουν το ρεύμα πομπού, θα ήταν λογικό να υποθέσουμε ότι αυτός ο ενισχυτής θα έχει πολύ μεγάλο κέρδος ρεύματος.

Ο ενισχυτής κοινού συλλέκτη έχει αρκετά μεγάλο κέρδος ρεύματος, μεγαλύτερο από οποιαδήποτε άλλη διαμόρφωση ενισχυτή τρανζίστορ. Τα χαρακτηριστικά του ενισχυτή cc όπως αναφέρεται παρακάτω.

Η απόδοση του κυκλώματος μικρού σήματος μπορεί τώρα να υπολογιστεί. Η συνολική απόδοση κυκλώματος είναι το άθροισμα της ηρεμίας και της απόδοσης μικρού σήματος. Το κύκλωμα μοντέλου AC φαίνεται παρακάτω.

Μοντελοποίηση εναλλασσόμενου ρεύματος κοινού ενισχυτή συλλεκτών

Τρέχον κέρδος

Το τρέχον κέρδος ορίζεται ως ο λόγος του ρεύματος φορτίου προς το ρεύμα εισόδου.

Ai = il / ib = -ie / ib

Από το κύκλωμα παραμέτρων h, μπορεί να προσδιοριστεί ότι τα ρεύματα πομπού και βάσης σχετίζονται μέσω της πηγής εξαρτώμενου ρεύματος από τη σταθερή hfe + 1. Το τρέχον κέρδος εξαρτάται μόνο από τα χαρακτηριστικά BJT και ανεξάρτητα από οποιαδήποτε άλλη τιμή στοιχείου κυκλώματος. Η αξία του δίνεται από

Ai = hfe + 1

Αντίσταση εισόδου

Η αντίσταση εισόδου δίνεται από

Αυτό το αποτέλεσμα είναι πανομοιότυπο με αυτό για έναν κοινό ενισχυτή εκπομπών με αντίσταση πομπού. Η αντίσταση εισόδου σε έναν κοινό ενισχυτή συλλέκτη είναι μεγάλη για τυπικές τιμές της αντίστασης φορτίου Re.

Αύξηση τάσης

Το κέρδος τάσης είναι ο λόγος της τάσης εξόδου προς την τάση εισόδου. Εάν η τάση εισόδου θεωρείται και πάλι η τάση στην είσοδο του τρανζίστορ, Vb.

Av = Vo / Vb

Av = (vo / il) (il / ib) (ib / vb)

Αντικατάσταση κάθε όρου με την ισοδύναμη έκφρασή του

Av = (Re) (Ai) (1 / Ri)

Η παραπάνω εξίσωση είναι κάπως μικρότερη από την ενότητα. Η εξίσωση προσέγγισης του κέρδους τάσης δίνεται από

Το συνολικό κέρδος τάσης μπορεί να οριστεί ως

Avs = Vo / Vs

Αυτός ο λόγος μπορεί να προκύψει άμεσα από το κέρδος τάσης Av και από μια διαίρεση τάσης μεταξύ της αντίστασης πηγής Rs και της αντίστασης εισόδου του ενισχυτή Ri

Μετά από αντικαταστάσεις κατάλληλων εξισώσεων, το συνολικό κέρδος τάσης δίνεται από

Avs = 1- (hie + Rb) / (Ri + Rb)

Αντίσταση εξόδου

Η αντίσταση εξόδου ορίζεται ως η αντίσταση Thevenin στην έξοδο του ενισχυτή που κοιτάζει πίσω στον ενισχυτή. Το κύκλωμα φαίνεται παρακάτω, το ισοδύναμο κύκλωμα AC για τον υπολογισμό της αντίστασης εξόδου.

Κοινό Συλλεκτικό Ενισχυτής Έξοδος Εξόδου Ισοδύναμο Κύκλωμα

Εάν εφαρμοστεί τάση v στους ακροδέκτες εξόδου, το ρεύμα βάσης βρίσκεται

ib = -v / (Rb + γεια)

Το συνολικό ρεύμα που ρέει στο BJT δίνεται από

i = -ib-hfe.ib

η αντίσταση εξόδου υπολογίζεται ως

Ro = v / i = (Rb + hie) / (hfe + 1)

Η αντίσταση εξόδου για έναν κοινό ενισχυτή τρανζίστορ συλλέκτη είναι συνήθως μικρή.

Εφαρμογές

• Αυτός ο ενισχυτής χρησιμοποιείται ως κύκλωμα αντιστοίχισης σύνθετης αντίστασης.
• Χρησιμοποιείται ως κύκλωμα μεταγωγής.
• Το υψηλό κέρδος ρεύματος σε συνδυασμό με το κέρδος τάσης σχεδόν ενότητας καθιστά αυτό το κύκλωμα ένα μεγάλο buffer τάσης
• Χρησιμοποιείται επίσης για απομόνωση κυκλώματος.

Αυτό το άρθρο περιγράφει τη λειτουργία του κοινού κυκλώματος ενισχυτή εκπομπής και τις εφαρμογές του. Διαβάζοντας τις παραπάνω πληροφορίες έχετε μια ιδέα για αυτήν την ιδέα.

Επιπλέον, τυχόν ερωτήσεις σχετικά με αυτό το άρθρο ή αν θέλετε να εφαρμόσετε Ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά έργα για φοιτητές μηχανικής , μη διστάσετε να σχολιάσετε στην παρακάτω ενότητα. Εδώ είναι η ερώτηση για εσάς, ποιο είναι το κέρδος τάσης του κοινού ενισχυτή συλλεκτών;