Közös kollektoros erősítő áramkör és alkalmazásai

Az erősítő egy elektronikus áramkör, amelyet feszültség vagy áram jelének erősítésére használnak. A tranzisztor bemenete feszültség vagy áram lesz, a kimenet pedig ennek a bemeneti jelnek egy erősített formája. Az erősítő áramkört általában egy vagy több tranzisztorral tervezik, ezt tranzisztoros erősítőnek nevezzük. A tranzisztor (BJT, FET) az erősítő rendszer egyik fő eleme. Ebben a cikkben a közös kollektoros erősítő áramkört tárgyaljuk.

A tranzisztoros erősítőket a mindennapi életünkben leggyakrabban olyan alkalmazások használják, mint egy audio erősítő, rádiófrekvencia, audio tunerek, Optikai szálas kommunikáció stb.

Közös gyűjtő / sugárzó követő tranzisztor erősítő alapjai

Ahogy előző cikkünkben tárgyaltuk, vannak három tranzisztor konfiguráció amelyeket általában a jelerősítéshez használnak, azaz közös alap (CB), közös gyűjtő (CC) és közös kibocsátó (CE).

A jó tranzisztoros erősítők lényegében a következő paraméterekkel rendelkeznek: magas erősítés, nagy bemeneti impedancia, nagy sávszélesség, nagy fordulatszám, nagy linearitás, nagy hatásfok, nagy stabilitás stb.

A Common Collector tranzisztor konfigurációban a kollektor terminált használjuk közösen mind a bemeneti, mind a kimeneti jelekhez. Ezt a konfigurációt emitterkövető konfigurációnak is nevezik, mert az emitterfeszültség követi az alapfeszültséget. Az emitterkövető konfigurációt többnyire feszültség pufferként használják. Ezeket a konfigurációkat széles körben használják impedanciaillesztési alkalmazásokban, mivel nagy a bemeneti impedanciájuk.

A közös kollektorerősítők az alábbi áramköri konfigurációkkal rendelkeznek.

• A bemeneti jel a bázis terminálon lép be a tranzisztorba
• A bemeneti jel az emitter terminálon lép ki a tranzisztorból
• A kollektor állandó feszültséghez, azaz földhöz van kötve, néha egy közbeavatkozó ellenállással

Egy egyszerű közös kollektoros erősítő áramkört mutat az alábbi ábra. Az Rc kollektorellenállás felesleges sok alkalmazásban. Azért, hogy munka tranzisztor, mint erősítő , a konfiguráció aktív régiójában kell lennie.

Közös gyűjtőerősítő vagy sugárzó követő áramkör

Ehhez a nyugalmi pontot a tranzisztoron kívüli áramkörökkel kell beállítani, az Rc és Rb ellenállások, valamint a DC V feszültségforrások, Vcc és Vbb értékei ennek megfelelően lettek kiválasztva.

Miután kiszámoltuk az áramkör nyugalmi körülményeit és megállapítottuk, hogy a BJT az aktív aktív működési tartományban van, a h paramétereket az alábbiakban számoljuk ki, hogy kialakítsuk a tranzisztor kis jelű modelljét.

Gyűjtő tranzisztoros erősítő közös jellemzői

Az emitter áramkörrel sorba helyezett közös kollektorerősítő terhelési ellenállása mind az alapáramot, mind a kollektoráramot megkapja.

Mivel a tranzisztor emittere az alap- és kollektoráramok összege, mivel az alap- és kollektoráramok mindig összeadódnak az emitteráram kialakításához, ésszerű azt feltételezni, hogy ennek az erősítőnek nagyon nagy az áramerősítése.

A közös kollektoros erősítőnek meglehetősen nagy az áramerősítése, nagyobb, mint bármely más tranzisztoros erősítő konfigurációja. A cc erősítő jellemzői az alábbiak szerint.

A kis jelű áramkör teljesítménye most kiszámítható. Az áramkör teljes teljesítménye a nyugalmi és a kis jel teljesítményének összege. Az AC modell áramköre az alábbiakban látható.

A közös kollektoros erősítő váltakozó áramú modellezése

Jelenlegi nyereség

Az áramerősítést a terhelési áram és a bemeneti áram arányaként határozzuk meg.

Ai = il / ib = -ie / ib

A h-paraméteres áramkörből megállapítható, hogy az emitter és az alapáramok a függő áramforráson keresztül a hfe + 1 állandóval vannak kapcsolatban. Az áramerősítés csak a BJT jellemzőitől függ, és független az áramkör bármely más értékétől. Értékét az adja

Ai = hfe + 1

Bemeneti ellenállás

A bemeneti ellenállást a

Ez az eredmény megegyezik egy közös emitteres ellenállású emittererősítővel. A közös kollektorerősítő bemeneti ellenállása nagy a Re terhelési ellenállás tipikus értékeinél.

Feszültség erősítés

A feszültségnövekedés a kimeneti feszültség és a bemeneti feszültség aránya. Ha a bemeneti feszültséget ismét a tranzisztor bemenetének feszültségének vesszük, akkor Vb.

Av = Vo / Vb

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

Minden kifejezés helyettesítése annak megfelelő kifejezéssel

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

A fenti egyenlet valamivel kevesebb, mint az egység. A feszültségerősítés közelítő egyenletét a

A teljes feszültségerősítés meghatározható

Avs = Vo / Vs

Ez az arány közvetlenül levezethető az Av feszültségerősítésből és az Rs forrásellenállás és az Ri erősítő bemeneti ellenállása közötti feszültségmegosztásból.

A megfelelő egyenletek behelyettesítése után a teljes feszültségerősítést a

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

Kimeneti ellenállás

A kimeneti ellenállást az erősítő kimenetén visszatekintő Thevenin ellenállásként határozzuk meg. Az áramkör az alábbiakban látható, az AC egyenértékű áramkör a kimeneti ellenállás kiszámításához.

Közös kollektoros erősítő kimeneti ellenállása AC egyenértékű áramkör

Ha a kimeneti kapcsokra v feszültséget alkalmaznak, akkor az alapáramot megállapítják

ib = -v / (Rb + szia)

A BJT-be áramló teljes áramot a

i = -ib-hfe.ib

a kimeneti ellenállást úgy számítják

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

A közös kollektoros tranzisztoros erősítő kimeneti ellenállása általában kicsi.

Alkalmazások

• Ezt az erősítőt impedanciaillesztési áramkörként használják.
• Kapcsoló áramkörként használják.
• A nagy áramerősítés és az egység közeli feszültségerősítés kombinálva ez az áramkör nagy feszültségpuffert jelent
• Az áramkör szigetelésére is használják.

Ez a cikk a közös emitteres erősítő áramkör működését és alkalmazásait tárgyalja. A fenti információk elolvasásával képet kaptál erről a koncepcióról.

Ezenkívül a cikkel kapcsolatos bármilyen kérdést, vagy ha meg szeretné valósítani Elektromos és elektronikai projektek mérnökhallgatók számára , nyugodtan kommenteljen az alábbi részben. Itt van a kérdés az Ön számára mekkora a közös kollektorerősítő feszültségnövekedése?