Spoločný obvod zosilňovača kolektora a jeho aplikácie

Zosilňovač je elektronický obvod, ktorý sa používa na zosilnenie napäťového alebo prúdového signálu. Vstupom pre tranzistor bude napätie alebo prúd a výstupom bude zosilnená forma tohto vstupného signálu. Obvod zosilňovača je všeobecne navrhnutý tak, že jeden alebo viac tranzistorov sa nazýva tranzistorový zosilňovač. Tranzistor (BJT, FET) je hlavnou súčasťou zosilňovacieho systému. V tomto článku sa budeme zaoberať obvodom zosilňovača spoločného kolektora.

Tranzistorové zosilňovače sa najčastejšie používajú v každodenných aplikáciách, ako je zosilňovač zvuku, rádiofrekvencia, zvukové tunery, Komunikácia optickými vláknami , atď.

Základné informácie o tranzistorovom zosilňovači zberača / vysielača

Ako sme už diskutovali v našom predchádzajúcom článku, existujú tri konfigurácie tranzistorov ktoré sa bežne používajú na zosilnenie signálu, tj. spoločná báza (CB), spoločný kolektor (CC) a spoločný žiarič (CE).

Dobré tranzistorové zosilňovače majú v podstate nasledujúce parametre, vysoký zisk, veľkú vstupnú impedanciu, veľkú šírku pásma, vysokú rýchlosť prechodu, vysokú linearitu, vysokú účinnosť, vysokú stabilitu atď.

V konfigurácii tranzistora Common Collector používame terminál kolektora ako spoločný pre vstupné aj výstupné signály. Táto konfigurácia je tiež známa ako konfigurácia sledovača emitora, pretože napätie emitora sleduje základné napätie. Konfigurácia sledovača emitorov sa väčšinou používa ako vyrovnávacia pamäť napätia. Tieto konfigurácie sa široko používajú v aplikáciách na prispôsobenie impedancie kvôli ich vysokej vstupnej impedancii.

Bežné kolektorové zosilňovače majú nasledujúcu konfiguráciu obvodov.

• Vstupný signál vstupuje do tranzistora na základnej svorke
• Vstupný signál opúšťa tranzistor na termináli emitora
• Kolektor je pripojený na konštantné napätie, to znamená na zem, niekedy s zasahujúcim odporom

Jednoduchý obvod zosilňovača spoločného kolektora je znázornený na obrázku nižšie. Kolektorový odpor Rc je v mnohých aplikáciách zbytočný. Za účelom pracovný tranzistor ako zosilňovač , mal by byť v aktívnej oblasti svojej konfigurácie.

Spoločný obvod kolektorového zosilňovača alebo sledovača vysielača

Za týmto účelom sme nastavili pokojový bod s obvodmi externými k tranzistoru, podľa toho zvolili hodnoty odporov Rc a Rb a zdroje jednosmerného napätia Vcc a Vbb.

Len čo sa vypočítajú podmienky v kľudovom režime obvodu a stanoví sa, že BJT je v doprednej aktívnej oblasti činnosti, sú nižšie vypočítané h-parametre, aby sa vytvoril model malého signálu tranzistora.

Spoločné charakteristiky zosilňovača tranzistorového kolektora

Zaťažovací rezistor v spoločnom kolektorovom zosilňovači, ktorý je umiestnený v sérii s obvodom emitora, prijíma základný prúd aj kolektorové prúdy.

Pretože emitor tranzistora je súčtom základných a kolektorových prúdov, pretože základné a kolektorové prúdy sa vždy sčítajú a vytvárajú emitorový prúd, bolo by rozumné predpokladať, že tento zosilňovač bude mať veľmi veľký prúdový zisk.

Zosilňovač spoločného kolektora má dosť veľký prúdový zisk, väčší ako akákoľvek iná konfigurácia tranzistorového zosilňovača. Vlastnosti CC zosilňovača, ako sú uvedené nižšie.

Teraz je možné vypočítať výkon obvodu malého signálu. Celkový výkon obvodu je súčtom kľudového výkonu a výkonu malého signálu. Obvod modelu AC je zobrazený nižšie.

AC modelovanie spoločného kolektorového zosilňovača

Aktuálny zisk

Zisk prúdu je definovaný ako pomer zaťažovacieho prúdu k vstupnému prúdu.

Ai = il / ib = -ie / ib

Z obvodu h-parametrov je možné určiť, že emitorový a základný prúd súvisia cez závislý zdroj prúdu s konštantou hfe + 1. Zisk prúdu závisí iba od charakteristík BJT a je nezávislý od akýchkoľvek iných hodnôt prvkov obvodu. Jeho hodnota je daná

Ai = hfe + 1

Vstupný odpor

Vstupný odpor je daný

Tento výsledok je totožný s výsledkom pre spoločný emitorový zosilňovač s emitorovým odporom. Vstupný odpor pre spoločný kolektorový zosilňovač je veľký pre typické hodnoty záťažového odporu Re.

Zisk napätia

Napäťový zisk je pomer výstupného napätia k vstupnému napätiu. Ak sa za vstupné napätie znova považuje napätie na vstupe do tranzistora, Vb.

Av = Vo / Vb

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

Nahradenie každého výrazu ekvivalentným výrazom

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

Vyššie uvedená rovnica je o niečo menšia ako jednota. Aproximačná rovnica zosilnenia napätia je daná vzťahom

Celkový zosilnenie napätia možno definovať ako

Avs = Vo / Vs

Tento pomer možno priamo odvodiť od napäťového zisku Av a delenia napätia medzi odporom zdroja Rs a vstupným odporom zosilňovača Ri

Po substitúciách vhodných rovníc je celkový prírastok napätia daný číslom

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

Výstupný odpor

Výstupný odpor je definovaný ako Theveninov odpor na výstupe zosilňovača pri pohľade späť do zosilňovača. Obvod je zobrazený nižšie, ekvivalentný obvod striedavého prúdu na výpočet výstupného odporu.

Spoločný obvod zosilňovača výstupného odporu zosilňovača ekvivalentného obvodu

Ak sa na výstupné svorky použije napätie v, zistí sa, že základný prúd je

ib = -v / (Rb + hie)

Celkový prúd prúdiaci do BJT je daný

i = -ib-hfe.ib

výstupný odpor sa počíta ako

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

Výstupný odpor pre tranzistorový zosilňovač bežného kolektora je zvyčajne malý.

Aplikácie

• Tento zosilňovač sa používa ako obvod na prispôsobenie impedancie.
• Používa sa ako spínací obvod.
• Vysoký prúdový zisk v kombinácii s takmer jednotkovým napäťovým ziskom robí z tohto obvodu vynikajúcu napäťovú vyrovnávaciu pamäť
• Používa sa tiež na izoláciu obvodov.

Tento článok pojednáva o práci spoločného zosilňovacieho obvodu emitora a jeho aplikáciách. Čítaním vyššie uvedených informácií ste získali predstavu o tomto koncepte.

Ďalej akékoľvek otázky týkajúce sa tohto článku alebo ak ich chcete implementovať Projekty elektrotechniky a elektroniky pre študentov strojárstva , neváhajte a komentujte v nasledujúcej časti. Tu je otázka pre vás, aký je zisk napätia spoločného kolektorového zosilňovača?