Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Ένας κοινός ενισχυτής συλλέκτη BJT είναι ένα κύκλωμα στο οποίο ο συλλέκτης και η βάση του BJT μοιράζονται μια κοινή παροχή εισόδου, εξ ου και το όνομα κοινός συλλέκτης.

Στα προηγούμενα άρθρα μας μάθαμε τις άλλες δύο διαμορφώσεις τρανζίστορ, δηλαδή το κοινή βάση και το κοινή εκπομπή .



Σε αυτό το άρθρο συζητάμε τον τρίτο και τον τελευταίο σχεδιασμό που ονομάζεται διαμόρφωση κοινού συλλέκτη ή εναλλακτικά είναι επίσης γνωστό emitter-ακόλουθος.

Η εικόνα αυτής της διαμόρφωσης εμφανίζεται παρακάτω χρησιμοποιώντας τις τυπικές κατευθύνσεις ροής ρεύματος και συμβολισμούς τάσης:



διαμόρφωση κοινού συλλέκτη με τυπικές συμβολές κατεύθυνσης ρεύματος και τάσης

Κύριο χαρακτηριστικό του κοινού συλλέκτη ενισχυτή

Το κύριο χαρακτηριστικό και ο σκοπός της χρήσης μιας κοινής διαμόρφωσης συλλέκτη BJT είναι αντιστάθμιση αντίστασης .

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτή η διαμόρφωση διαθέτει υψηλή αντίσταση εισόδου και χαμηλή αντίσταση εξόδου.

Αυτό το χαρακτηριστικό είναι στην πραγματικότητα το αντίθετο από τις άλλες δύο κοινές βάσεις, τις διαμορφώσεις κοινού εκπομπού.

Πώς λειτουργεί ο κοινός ενισχυτής συλλεκτών

κοινή διαμόρφωση συλλέκτη

Από το παραπάνω σχήμα μπορούμε να δούμε ότι το φορτίο εδώ είναι συνδεδεμένο με τον πείρο εκπομπής του τρανζίστορ και ο συλλέκτης είναι συνδεδεμένος σε μια κοινή αναφορά σε σχέση με τη βάση (είσοδος).

Δηλαδή, ο συλλέκτης είναι κοινός τόσο για το φορτίο εισόδου όσο και για την έξοδο. Με άλλα λόγια, η τροφοδοσία που έρχεται στη βάση και ο συλλέκτης μοιράζονται την κοινή πολικότητα. Εδώ, η βάση γίνεται είσοδος και ο πομπός γίνεται έξοδος.

Θα ήταν ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι, παρόλο που η διαμόρφωση μοιάζει με την προηγούμενη διαμόρφωση κοινού εκπομπού μας, ο συλλέκτης μπορεί να θεωρηθεί συνδεδεμένος με την «Κοινή Πηγή».

Όσον αφορά τα χαρακτηριστικά σχεδίασης, δεν χρειάζεται να ενσωματώσουμε το σύνολο των κοινών χαρακτηριστικών συλλεκτών για τον καθορισμό των παραμέτρων του κυκλώματος.

Για όλες τις πρακτικές υλοποιήσεις, τα χαρακτηριστικά εξόδου μιας διαμόρφωσης κοινού συλλέκτη θα είναι ακριβή όπως αποδίδονται για την κοινή εκπομπή

Από εκεί, μπορούμε απλά να το σχεδιάσουμε χρησιμοποιώντας τα χαρακτηριστικά που χρησιμοποιούνται για το κοινό δίκτυο εκπομπών .

Για κάθε διαμόρφωση κοινού συλλέκτη, τα χαρακτηριστικά εξόδου σχεδιάζονται με την εφαρμογή I ΕΙΝΑΙ εναντίον V EC για το διαθέσιμο I σι εύρος τιμών.

Αυτό συνεπάγεται ότι τόσο ο κοινός εκπομπός όσο και ο κοινός συλλέκτης έχουν πανομοιότυπες τρέχουσες τιμές εισόδου.

Για την επίτευξη του οριζόντιου άξονα ενός κοινού συλλέκτη, πρέπει απλώς να αλλάξουμε την πολικότητα της τάσης συλλέκτη-εκπομπής σε χαρακτηριστικά κοινού εκπομπού.

Τέλος, θα δείτε ότι δεν υπάρχει σχεδόν καμία διαφορά στην κατακόρυφη κλίμακα ενός κοινού εκπομπού I ντο , εάν αυτό εναλλάσσεται με το I ΕΙΝΑΙ σε χαρακτηριστικά κοινού συλλέκτη, (από ∝ ≅ 1).

Ενώ σχεδιάζουμε την πλευρά εισόδου, μπορούμε να εφαρμόσουμε τα χαρακτηριστικά βάσης κοινού εκπομπού προκειμένου να επιτύχουμε τα απαραίτητα δεδομένα.

Όρια λειτουργίας

Για οποιοδήποτε BJT, τα όρια λειτουργίας αναφέρονται στην περιοχή λειτουργίας πάνω από τα χαρακτηριστικά της που υποδεικνύουν το μέγιστο ανεκτό εύρος και το σημείο όπου το τρανζίστορ μπορεί να λειτουργήσει με ελάχιστες παραμορφώσεις.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει πώς ορίζεται για τα χαρακτηριστικά BJT.

καμπύλη που δείχνει τα όρια λειτουργίας σε BJT

Θα βρείτε επίσης αυτά τα όρια λειτουργίας σε όλα τα φύλλα δεδομένων τρανζίστορ.

Μερικά από αυτά τα όρια λειτουργίας είναι εύκολα κατανοητά, για παράδειγμα γνωρίζουμε τι είναι το μέγιστο ρεύμα συλλέκτη (αναφέρεται ως συνεχής ρεύμα συλλέκτη σε φύλλα δεδομένων) και μέγιστη τάση συλλέκτη-προς-εκπομπή (συνήθως συντομογραφία V Διευθύνων Σύμβουλος σε φύλλα δεδομένων).

Για το παράδειγμα που δείχνει το BJT στο παραπάνω γράφημα, βρίσκουμε το I C (μέγ.) ορίζεται ως 50 mA και V Διευθύνων Σύμβουλος ως 20 V.

Η κατακόρυφη γραμμή που απεικονίζεται ως V EC (χωριό) στο χαρακτηριστικό, εμφανίζει το ελάχιστο V ΑΥΤΟ που μπορεί να εφαρμοστεί χωρίς να διασχίσει τη μη γραμμική περιοχή, που υποδεικνύεται με το όνομα «περιοχή κορεσμού».

Το V EC (χωριό) καθορίζεται για BJTs είναι συνήθως περίπου 0,3V.

Το υψηλότερο δυνατό επίπεδο εξάλειψης υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

Στην παραπάνω χαρακτηριστική εικόνα, η υποτιθέμενη απορρόφηση ισχύος του συλλέκτη BJT εμφανίζεται ως 300mW.

Τώρα το ερώτημα είναι, ποια είναι η μέθοδος μέσω της οποίας μπορούμε να σχεδιάσουμε την καμπύλη για την απορρόφηση ισχύος συλλέκτη, που ορίζεται από τις ακόλουθες προδιαγραφές:

ΕΙΝΑΙ

Αυτό σημαίνει ότι το προϊόν του V ΑΥΤΟ και εγώ ντο πρέπει να είναι ίση με 300mW, σε οποιοδήποτε σημείο των χαρακτηριστικών.

Αν ας υποθέσουμε ντο έχει μέγιστη τιμή 50mA, αντικαθιστώντας το στην παραπάνω εξίσωση μας δίνει τα ακόλουθα αποτελέσματα:

Τα παραπάνω αποτελέσματα μας λένε ότι αν εγώ ντο = 50mA, μετά V ΑΥΤΟ θα είναι 6V στην καμπύλη απαγωγής ισχύος, όπως αποδεικνύεται στο Σχ. 3.22.

Τώρα αν επιλέξουμε το V. ΑΥΤΟ με την υψηλότερη τιμή των 20V, τότε το I ντο επίπεδο θα εκτιμηθεί παρακάτω:

Αυτό καθορίζει το δεύτερο σημείο πάνω από την καμπύλη ισχύος.

Τώρα αν επιλέξουμε ένα επίπεδο I ντο περίπου στα μέσα του δρόμου, ας πούμε στα 25mA, και να το εφαρμόσουμε στο επίπεδο V που προκύπτει ΑΥΤΟ , τότε έχουμε την ακόλουθη λύση:

Το ίδιο αποδεικνύεται επίσης στο Σχήμα 3.22.

Τα 3 σημεία που εξηγούνται μπορούν να εφαρμοστούν αποτελεσματικά για να λάβετε μια κατά προσέγγιση τιμή της πραγματικής καμπύλης. Χωρίς αμφιβολία μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε περισσότερο αριθμό πόντων για την εκτίμηση και να έχουμε ακόμη καλύτερη ακρίβεια, ωστόσο μια κατά προσέγγιση γίνεται αρκετή για τις περισσότερες εφαρμογές.

Η περιοχή που φαίνεται παρακάτω I ντο = Εγώ Διευθύνων Σύμβουλος ονομάζεται περιοχή αποκοπής . Αυτή η περιοχή δεν πρέπει να προσεγγιστεί για να διασφαλιστεί η ελεύθερη παραμόρφωση του BJT.

Αναφορά φύλλου δεδομένων

Θα δείτε πολλά φύλλα δεδομένων που παρέχουν μόνο το I CBO αξία. Σε τέτοιες περιπτώσεις μπορούμε να εφαρμόσουμε τον τύπο

Εγώ Διευθύνων Σύμβουλος = βΙ CBO. Αυτό θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε κατά προσέγγιση το επίπεδο αποκοπής ελλείψει των χαρακτηριστικών καμπυλών.

Σε περιπτώσεις όπου δεν μπορείτε να αποκτήσετε πρόσβαση στις χαρακτηριστικές καμπύλες από ένα δεδομένο φύλλο δεδομένων, μπορεί να είναι επιτακτική ανάγκη να επιβεβαιώσετε ότι οι τιμές του I ΝΤΟ, Β ΑΥΤΟ , και το προϊόν τους V ΑΥΤΟ x εγώ ντο παραμείνει εντός του εύρους όπως καθορίζεται στα ακόλουθα Εξ. 3,17.

Περίληψη

Ο κοινός συλλέκτης είναι μια γνωστή διαμόρφωση τρανζίστορ (BJT) μεταξύ των άλλων τριών βασικών, και χρησιμοποιείται κάθε φορά που απαιτείται ένα τρανζίστορ να βρίσκεται στη λειτουργία προσωρινής αποθήκευσης ή ως ρυθμιστής τάσης.

Πώς να συνδέσετε έναν κοινό ενισχυτή συλλεκτών

Σε αυτήν τη διαμόρφωση η βάση του τρανζίστορ είναι καλωδιωμένη για τη λήψη της τροφοδοσίας σκανδάλης εισόδου, το καλώδιο εκπομπής συνδέεται ως έξοδος και ο συλλέκτης συνδέεται με τη θετική τροφοδοσία, έτσι ώστε ο συλλέκτης να γίνεται ένας κοινός ακροδέκτης κατά μήκος της τροφοδοσίας βασικής ενεργοποίησης Vbb και η πραγματική θετική προσφορά Vdd.

Αυτή η κοινή σύνδεση του δίνει το όνομα ως κοινό συλλέκτη.

Η κοινή διαμόρφωση συλλέκτη BJT ονομάζεται επίσης κύκλωμα παρακολούθησης πομπού λόγω του απλού λόγου ότι η τάση του πομπού ακολουθεί την τάση βάσης με αναφορά στη γείωση, πράγμα που σημαίνει ότι το καλώδιο εκπομπής εκκινεί μια τάση μόνο όταν η τάση βάσης μπορεί να διασχίσει τα 0,6V σημάδι.

Επομένως, εάν, για παράδειγμα, η τάση βάσης είναι 6V, τότε η τάση του πομπού θα είναι 5,4V, επειδή ο πομπός πρέπει να παρέχει πτώση 0,6V ή μόχλευση στην τάση βάσης για να επιτρέψει στο τρανζίστορ να διεξαγάγει, και ως εκ τούτου το όνομα του ακόλουθου.

Με απλά λόγια, η τάση του εκπομπού θα είναι πάντα μικρότερη κατά έναν παράγοντα περίπου 0,6V από τη βασική τάση, διότι αν δεν διατηρηθεί αυτή η πτώση πόλωσης, το τρανζίστορ δεν θα διεξαχθεί ποτέ. Αυτό με τη σειρά του σημαίνει ότι δεν μπορεί να εμφανιστεί τάση στον ακροδέκτη του πομπού, επομένως η τάση του πομπού ακολουθεί συνεχώς τη βασική τάση ρυθμίζοντας τον εαυτό της με διαφορά περίπου -0,6V.

Πώς λειτουργεί το Emitter Follower

Ας υποθέσουμε ότι εφαρμόζουμε 0,6V στη βάση ενός BJT σε ένα κοινό κύκλωμα συλλογής. Αυτό θα παράγει μηδενική τάση στον εκπομπό, επειδή το τρανζίστορ δεν είναι πλήρως στην αγώγιμη κατάσταση.

Ας υποθέσουμε τώρα ότι αυτή η τάση αυξάνεται αργά στο 1V, αυτό μπορεί να επιτρέψει στο καλώδιο του πομπού να παράγει τάση που μπορεί να είναι περίπου 0,4V, παρόμοια καθώς αυτή η τάση βάσης αυξάνεται στα 1.6V θα κάνει τον πομπό να ακολουθήσει περίπου 1V ... .αυτό δείχνει πώς ο πομπός συνεχίζει να ακολουθεί τη βάση με διαφορά περίπου 0,6V, που είναι το τυπικό ή το βέλτιστο επίπεδο πόλωσης οποιουδήποτε BJT.

Ένα κοινό κύκλωμα τρανζίστορ συλλέκτη θα εμφανίζει ένα Gain τάσης ενότητας, το οποίο σημαίνει ότι η αύξηση τάσης για αυτήν τη διαμόρφωση δεν είναι πολύ εντυπωσιακή, αλλά ακριβώς στο ίδιο επίπεδο με την είσοδο.

Μαθηματικά τα παραπάνω μπορούν να εκφραστούν ως:

{A_mathrm {v}} = {v_mathrm {out} πάνω από v_mathrm {in}} περίπου 1

Έκδοση PNP του κυκλώματος παρακολούθησης πομπού, όλες οι πολικότητες αντιστρέφονται.

Ακόμη και η μικρότερη απόκλιση τάσης στη βάση ενός κοινού τρανζίστορ συλλέκτη αντιγράφεται κατά μήκος του αγωγού εκπομπού, το οποίο σε κάποιο βαθμό εξαρτάται από το κέρδος (Hfe) του τρανζίστορ και την αντίσταση του συνδεδεμένου φορτίου).

Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του κυκλώματος είναι το χαρακτηριστικό υψηλής αντίστασης εισόδου, το οποίο επιτρέπει στο κύκλωμα να λειτουργεί αποτελεσματικά ανεξάρτητα από το ρεύμα εισόδου ή την αντίσταση φορτίου, πράγμα που σημαίνει ότι ακόμη και τεράστια φορτία μπορούν να λειτουργούν αποτελεσματικά με εισόδους που έχουν ελάχιστο ρεύμα.

Γι 'αυτό ένας κοινός συλλέκτης χρησιμοποιείται ως buffer, που σημαίνει ένα στάδιο που ενσωματώνει αποτελεσματικά τις λειτουργίες υψηλού φορτίου από μια σχετικά αδύναμη πηγή ρεύματος (π.χ. μια πηγή TTL ή Arduino)

Η υψηλή αντίσταση εισόδου εκφράζεται με τον τύπο:

r_mathrm {in} περίπου beta_0 R_mathrm {E}

και τη μικρή αντίσταση εξόδου, ώστε να μπορεί να οδηγήσει φορτία χαμηλής αντίστασης:

r_mathrm {out} περίπου {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {source} πάνω από beta_0}

Στην πράξη, η αντίσταση του εκπομπού θα μπορούσε να είναι σημαντικά μεγαλύτερη και ως εκ τούτου μπορεί να αγνοηθεί στον παραπάνω τύπο, η οποία τελικά μας δίνει τη σχέση:

r_mathrm {out} περίπου {R_mathrm {source} έναντι beta_0}

Τρέχον κέρδος

Το τρέχον κέρδος για μια κοινή διαμόρφωση τρανζίστορ συλλέκτη είναι υψηλή, επειδή ο συλλέκτης που συνδέεται άμεσα με τη θετική γραμμή είναι σε θέση να περάσει την πλήρη απαιτούμενη ποσότητα ρεύματος στο συνδεδεμένο φορτίο μέσω του καλωδίου του πομπού.

Επομένως, εάν αναρωτιέστε πόσο ρεύμα θα μπορούσε να παρέχει ένας οπαδός εκπομπής στο φορτίο, βεβαιωθείτε ότι δεν θα είναι πρόβλημα καθώς το φορτίο θα οδηγούσε πάντα με ένα βέλτιστο ρεύμα από αυτήν τη διαμόρφωση.

Παράδειγμα Κυκλώματα Εφαρμογής για BJT Common συλλέκτη

Μερικά από τα κλασικά παραδείγματα κυκλωμάτων εφαρμογών emitter follower ή κοινών τρανζίστορ συλλεκτών φαίνονται στα ακόλουθα παραδείγματα.

Κύκλωμα τροφοδοσίας μεταβλητής τάσης 100 amp

Κύκλωμα φορτιστή κινητού τηλεφώνου DC με χρήση ενός τρανζίστορ

Κύκλωμα φορτιστή μπαταρίας με υψηλό ρεύμα τρανζίστορ




Προηγούμενο: Arduino 3 Phase Inverter Circuit with Code Επόμενο: Πώς να αντιμετωπίσετε σωστά τα κυκλώματα τρανζίστορ (BJT)