Wspólny obwód wzmacniacza kolektora i jego zastosowania

Wzmacniacz jest obwodem elektronicznym służącym do wzmacniania sygnału napięciowego lub prądowego. Wejściem dla tranzystora będzie napięcie lub prąd, a wyjście będzie wzmocnioną formą tego sygnału wejściowego. Obwód wzmacniacza jest generalnie zaprojektowany z jednym lub większą liczbą tranzystorów, nazywany wzmacniaczem tranzystorowym. Tranzystor (BJT, FET) jest głównym elementem systemu wzmacniacza. W tym artykule omówimy obwód wzmacniacza wspólnego kolektora.

Wzmacniacze tranzystorowe są najczęściej używane w naszych codziennych zastosowaniach, takich jak wzmacniacz audio, częstotliwość radiowa, tunery audio, Komunikacja światłowodowa itp.

Podstawy wspólnego wzmacniacza tranzystorowego kolektor / emiter

Jak omówiliśmy w poprzednim artykule, są trzy konfiguracje tranzystorów które są powszechnie używane do wzmacniania sygnału, tj. wspólna podstawa (CB), wspólny kolektor (CC) i wspólny emiter (CE).

Dobre wzmacniacze tranzystorowe mają zasadniczo następujące parametry: wysokie wzmocnienie, wysoką impedancję wejściową, dużą przepustowość, dużą szybkość narastania, wysoką liniowość, wysoką wydajność, wysoką stabilność itp.

W konfiguracji tranzystora wspólnego kolektora używamy zacisku kolektora jako wspólnego dla sygnałów wejściowych i wyjściowych. Ta konfiguracja jest również znana jako konfiguracja wtórnika emitera, ponieważ napięcie emitera jest zgodne z napięciem podstawowym. Konfiguracja wtórnika emitera jest najczęściej używana jako bufor napięcia. Te konfiguracje są szeroko stosowane w aplikacjach dopasowywania impedancji ze względu na ich wysoką impedancję wejściową.

Typowe wzmacniacze kolektorowe mają następujące konfiguracje obwodów.

• Sygnał wejściowy wchodzi do tranzystora na zacisku bazowym
• Sygnał wejściowy wychodzi z tranzystora na zacisku emitera
• Kolektor jest podłączony do stałego napięcia, tj. Masy, czasami z rezystorem interweniującym

Na poniższym rysunku pokazano prosty obwód wzmacniacza ze wspólnym kolektorem. W wielu zastosowaniach rezystor kolektorowy Rc jest zbędny. W celu praca tranzystora jako wzmacniacz powinien znajdować się w aktywnym regionie swojej konfiguracji.

Wspólny wzmacniacz kolektora lub obwód popychacza emitera

W tym celu należy ustawić punkt spoczynku za pomocą obwodów zewnętrznych tranzystora, odpowiednio dobrane wartości rezystorów Rc i Rb oraz źródła napięcia stałego Vcc i Vbb.

Po obliczeniu warunków spoczynku obwodu i ustaleniu, że BJT znajduje się w aktywnym do przodu obszarze działania, parametry h są obliczane poniżej, aby utworzyć model małosygnałowy tranzystora.

Charakterystyka wspólnego wzmacniacza tranzystorowego kolektora

Rezystor obciążający we wspólnym wzmacniaczu kolektorowym, umieszczony szeregowo z obwodem emitera, odbiera zarówno prąd podstawowy, jak i prądy kolektora.

Ponieważ emiter tranzystora jest sumą prądów bazy i kolektora, ponieważ prądy bazy i kolektora zawsze sumują się, tworząc prąd emitera, rozsądnie byłoby założyć, że wzmacniacz ten będzie miał bardzo duży przyrost prądu.

Wzmacniacz ze wspólnym kolektorem ma dość duże wzmocnienie prądowe, większe niż jakakolwiek inna konfiguracja wzmacniacza tranzystorowego. Charakterystyka wzmacniacza cc, jak wspomniano poniżej.

Teraz można obliczyć wydajność obwodu małosygnałowego. Całkowita wydajność obwodu to suma parametrów spoczynkowych i małych sygnałów. Obwód modelu AC pokazano poniżej.

Modelowanie AC wspólnego wzmacniacza kolektorowego

Aktualny zysk

Wzmocnienie prądowe definiuje się jako stosunek prądu obciążenia do prądu wejściowego.

Ai = il / ib = -ie / ib

Z obwodu parametru h można określić, że prądy emitera i prądu podstawowego są powiązane przez zależne źródło prądu przez stałą hfe + 1. Wzmocnienie prądu jest zależne tylko od charakterystyk BJT i ​​niezależne od jakichkolwiek innych wartości elementów obwodu. Jego wartość określa

Ai = hfe + 1

Rezystancja wejściowa

Opór wejściowy jest określony przez

Ten wynik jest identyczny jak dla zwykłego wzmacniacza emitera z rezystorem emitera. Rezystancja wejściowa do wspólnego wzmacniacza kolektorowego jest duża dla typowych wartości rezystancji obciążenia Re.

Wzmocnienie napięcia

Wzmocnienie napięcia to stosunek napięcia wyjściowego do napięcia wejściowego. Jeżeli napięcie wejściowe ponownie przyjmuje się jako napięcie na wejściu tranzystora, Vb.

Av = Vo / Vb

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

Zastąpienie każdego terminu odpowiadającym mu wyrażeniem

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

Powyższe równanie jest nieco mniejsze niż jedność. Równanie aproksymacji wzmocnienia napięcia jest podane przez

Całkowity przyrost napięcia można zdefiniować jako

Avs = Vo / Vs

Ten stosunek można bezpośrednio wyprowadzić ze wzmocnienia napięcia Av i podziału napięcia między rezystancją źródła Rs a rezystancją wejściową wzmacniacza Ri

Po podstawieniu odpowiednich równań całkowity przyrost napięcia podaje się wzorem

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

Rezystancja wyjściowa

Rezystancja wyjściowa jest definiowana jako rezystancja Thevenina na wyjściu wzmacniacza patrząc wstecz do wzmacniacza. Obwód jest pokazany poniżej, obwód zastępczy AC do obliczenia rezystancji wyjściowej.

Obwód równoważny AC rezystancji wyjściowej wzmacniacza wspólnego kolektora

Jeśli napięcie v jest przyłożone do zacisków wyjściowych, stwierdza się, że prąd bazowy wynosi

ib = -v / (Rb + hie)

Całkowity prąd wpływający do BJT jest określony przez

i = -ib-hfe.ib

rezystancję wyjściową oblicza się jako

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

Rezystancja wyjściowa dla wspólnego wzmacniacza tranzystorowego kolektora jest zwykle mała.

Aplikacje

• Ten wzmacniacz jest używany jako obwód dopasowujący impedancję.
• Służy jako obwód przełączający.
• Wysokie wzmocnienie prądowe w połączeniu ze wzmocnieniem napięcia bliskim jedności sprawia, że ​​obwód ten jest doskonałym buforem napięcia
• Służy również do izolacji obwodów.

W tym artykule omówiono działanie wspólnego obwodu wzmacniacza emitera i jego zastosowania. Czytając powyższe informacje, masz pojęcie o tej koncepcji.

Ponadto wszelkie pytania dotyczące tego artykułu lub jeśli chcesz zaimplementować Projekty elektryczne i elektroniczne dla studentów kierunków inżynierskich , prosimy o komentarz w poniższej sekcji. Oto pytanie do Ciebie, jaki jest wzrost napięcia wspólnego wzmacniacza kolektorowego?