Tranzistorski skupni kolektor

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





Ojačevalnik skupnega kolektorja BJT je vezje, v katerem imata kolektor in osnova BJT skupno vhodno dovod, od tod tudi ime skupni kolektor.

V naših prejšnjih člankih smo se naučili drugih dveh tranzistorskih konfiguracij, in sicer skupna osnova in skupni oddajnik .



V tem članku obravnavamo tretjo in končno zasnovo, ki se imenuje konfiguracija skupnega kolektorja ali pa je znano tudi oddajnik-privrženec.

Slika te konfiguracije je prikazana spodaj z uporabo standardnih smeri toka toka in napetostnih zapisov:



konfiguracija skupnega kolektorja s standardnimi oznakami smeri toka in napetosti

Glavna značilnost skupnega kolektorskega ojačevalnika

Glavna značilnost in namen uporabe skupne konfiguracije kolektorja BJT je ujemanje impedance .

To je posledica dejstva, da ima ta konfiguracija visoko vhodno in nizko izhodno impedanco.

Ta lastnost je pravzaprav nasprotna konfiguraciji skupnih baz in skupnega oddajnika.

Kako deluje skupni kolektorski ojačevalnik

skupna konfiguracija kolektorja

Na zgornji sliki lahko vidimo, da je tovor tukaj pritrjen z emiterskim zatičem tranzistorja in je kolektor povezan s skupno referenco glede na bazo (vhod).

Pomen kolektorja je skupen tako za vhodno kot za izhodno obremenitev. Z drugimi besedami, dovod, ki prihaja do baze in kolektorja, ima skupno polarnost. Tu postaja osnova vhod, oddajalec pa izhod.

Zanimivo bi bilo opozoriti, da čeprav je konfiguracija podobna naši prejšnji konfiguraciji skupnega oddajnika, je kolektor mogoče videti v prilogi k 'Skupnemu viru'.

Kar zadeva konstrukcijske značilnosti, nam ni treba vključiti nabora skupnih značilnosti kolektorja za določanje parametrov vezja.

Za vse praktične izvedbe bodo izhodne značilnosti konfiguracije skupnega kolektorja natančne, kot je določeno za skupni oddajnik

Therfeore, lahko ga preprosto oblikujemo z uporabo značilnosti, uporabljenih za omrežje skupnih oddajnikov .

Za vsako konfiguracijo skupnega kolektorja se izhodne značilnosti narišejo z uporabo I JE proti V ES za razpoložljivo I B obseg vrednosti.

To pomeni, da imata skupni oddajnik in skupni kolektor enake vrednosti vhodnega toka.

Za dosego vodoravne osi skupnega kolektorja moramo samo spremeniti polarnost napetosti kolektor-oddajnik v značilnostih skupnega oddajnika.

Končno boste videli, da v navpični lestvici skupnega sevalnika I skoraj ni razlike C , če se ta zamenja z I JE v značilnostih skupnega kolektorja (od ∝ ≅ 1).

Med načrtovanjem vhodne strani lahko uporabimo osnovne značilnosti skupnega sevanja, da dosežemo bistvene podatke.

Omejitve delovanja

Za kateri koli BJT se omejitve delovanja nanašajo na operacijsko območje glede na njegove značilnosti, ki kažejo na njegovo največje dopustno območje in točko, kjer lahko tranzistor deluje z minimalnimi popačenji.

Naslednja slika prikazuje, kako je to opredeljeno za značilnosti BJT.

krivulja, ki prikazuje meje delovanja v BJT

Te omejitve delovanja boste našli tudi na vseh listih tranzistorjev.

Nekaj ​​teh omejitev delovanja je lahko razumljivih, na primer vemo, kakšen je največji kolektorski tok (imenovan neprekinjeno tok kolektorja v obrazcih) in največja napetost kolektorja do oddajnika (običajno okrajšana kot V direktor v obrazcih).

Za primer BJT, prikazan v zgornjem grafu, najdemo I C (največ) je določeno kot 50 mA in V direktor kot 20 V.

Navpična črta, označena z V EC (vas) na značilnosti kaže najmanj V TO ki se lahko izvede brez prečkanja nelinearnega območja, označenega z imenom „območje nasičenja“.

V EC (vas) za BJT je običajno okoli 0,3 V.

Najvišja možna stopnja odvajanja se izračuna po naslednji formuli:

Na zgornji značilni sliki je predvidena izguba moči kolektorja BJT prikazana kot 300mW.

Zdaj je vprašanje, kakšna je metoda, s pomočjo katere lahko narišemo krivuljo za odvajanje moči kolektorja, ki jo opredeljujejo naslednje specifikacije:

JE

To pomeni, da zmnožek V TO in jaz C mora biti enaka 300 mW, kadar koli na značilnostih.

Če domnevam, da sem C ima največjo vrednost 50 mA, če nadomestimo to v zgornji enačbi, dobimo naslednje rezultate:

Zgornji rezultati nam povedo, da če bi C = 50mA, nato V TO bo na krivulji odvajanja moči 6V, kot je prikazano na sliki 3.22.

Zdaj, če izberemo V TO z najvišjo vrednostjo 20V, nato I C raven bo, kot je ocenjeno spodaj:

To vzpostavi drugo točko nad krivuljo moči.

Zdaj, če izberemo raven I C približno na sredini, recimo pri 25mA, in ga uporabimo na rezultatski ravni V TO , potem dobimo naslednjo rešitev:

Enako dokazuje tudi slika 3.22.

Razložene tri točke je mogoče učinkovito uporabiti za pridobitev približne vrednosti dejanske krivulje. Brez dvoma lahko za oceno uporabimo več točk in dobimo še boljšo natančnost, kljub temu pa približek postane ravno dovolj za večino aplikacij.

Območje, ki je razvidno pod I C = Jaz direktor se imenuje odrezana regija . Te regije se ne sme doseči, da se zagotovi delovanje BJT brez izkrivljanja.

Sklic na podatkovni list

Videli boste veliko podatkovnih listov, ki vsebujejo samo I CBO vrednost. V takih situacijah lahko uporabimo formulo

jaz CEO = βI CBO. To nam bo pomagalo približati se ravni mejnih vrednosti, če ni značilnih krivulj.

V primerih, ko iz določenega obrazca ne morete dostopati do značilnih krivulj, boste morda morali potrditi, da vrednosti I C, V TO , in njihov izdelek V TO x I C ostanejo v območju, kot je določeno v nadaljevanju Enačba 3.17.

Povzetek

Skupni kolektor je dobro znana konfiguracija tranzistorja (BJT) med ostalimi tremi osnovnimi in se uporablja, kadar je tranzistor v načinu medpomnilnika ali kot napetostni vmesnik.

Kako povezati skupni kolektorski ojačevalnik

V tej konfiguraciji je osnova tranzistorja ožičena za sprejem vhodnega napajanja sprožilca, odvodni odvod je povezan kot izhod, kolektor pa je priključen na pozitivno napajanje, tako da kolektor postane skupni priključek prek osnovnega napajanja sprožilca Vbb in dejanska pozitivna ponudba Vdd.

Ta skupna povezava mu daje ime kot skupni zbiralec.

Konfiguracija skupnega kolektorja BJT se imenuje tudi vezje sledilca oddajnika iz preprostega razloga, ker napetost oddajnika sledi osnovni napetosti glede na tla, kar pomeni, da odvodnik sproži napetost le, če osnovna napetost lahko prečka 0.6V oznaka.

Torej, če je na primer osnovna napetost 6V, bo napetost oddajnika 5,4V, ker mora oddajnik zagotoviti 0,6V padec ali vzvod osnovni napetosti, da tranzistorju omogoči izvajanje, in s tem ime sledilcu oddajnika.

Preprosto povedano, napetost oddajnika bo vedno manjša za faktor približno 0,6 V od osnovne napetosti, ker razen če se ta pristranski padec ohrani, tranzistor ne bo nikoli vodil. Kar pa pomeni, da se na sponki oddajnika ne more pojaviti napetost, zato napetost oddajnika nenehno sledi osnovni napetosti, ki se prilagaja za razliko okoli -0,6V.

Kako deluje emiter follower

Predpostavimo, da uporabimo 0,6 V na dnu BJT v skupnem kolektorskem vezju. To bo povzročilo ničelno napetost na oddajniku, ker tranzistor preprosto ni popolnoma v prevodnem stanju.

Zdaj predpostavimo, da se ta napetost počasi povečuje na 1V, to lahko dovoli, da odvodnik oddaja napetost, ki je lahko okoli 0,4V, podobno, ko se ta osnovna napetost poveča na 1,6V, bo oddajnik sledil približno 1V .To prikazuje, kako oddajnik še naprej sledi dnu z razliko približno 0,6 V, kar je tipična ali optimalna pristranskost katerega koli BJT.

Skupno kolektorsko tranzistorsko vezje bo pokazalo enosmerno povečanje napetosti, kar pomeni, da napetostni dobiček za to konfiguracijo ni preveč impresiven, temveč le enak vhodu.

Matematično lahko zgoraj navedeno izrazimo kot:

{A_mathrm {v}} = {v_mathrm {out} nad v_mathrm {in}} približno 1

PNP različica sledilnega vezja oddajnika, vse polaritete so obrnjene.

Celo najmanjše odstopanje napetosti na dnu skupnega kolektorskega tranzistorja se podvoji čez oddajnik, kar je do neke mere odvisno od ojačenja (Hfe) tranzistorja in upora obremenitve).

Glavna prednost tega vezja je njegova visoka vhodna impedanca, ki omogoča vezju učinkovito delovanje ne glede na vhodni tok ali odpornost na obremenitev, kar pomeni, da je mogoče tudi velike obremenitve učinkovito upravljati z vhodi z minimalnim tokom.

Zato se skupni zbiralnik uporablja kot medpomnilnik, kar pomeni stopnjo, ki učinkovito integrira operacije z velikimi obremenitvami iz razmeroma šibkega trenutnega vira (na primer vir TTL ali Arduino)

Visoka vhodna impedanca je izražena s formulo:

r_mathrm {v} približno beta_0 R_mathrm {E}

in majhno izhodno impedanco, tako da lahko poganja nizko odporne obremenitve:

r_mathrm {out} približno {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {vir} nad beta_0}

Praktično gledano je lahko oddajnik upor bistveno večji in ga je zato mogoče prezreti v zgornji formuli, ki nam končno daje razmerje:

r_mathrm {out} približno {R_mathrm {vir} nad beta_0}

Trenutni dobiček

Tokovni dobiček za običajno konfiguracijo kolektorskega tranzistorja je visok, ker je kolektor, ki je neposredno povezan s pozitivno črto, lahko prek oddajnega kabla odda vso potrebno količino toka na pritrjeno obremenitev.

Če se torej sprašujete, koliko toka bi lahko sledilnik oddajal obremenitvi, bodite prepričani, da to ne bo težava, saj bo tovor vedno poganjan z optimalnim tokom iz te konfiguracije.

Primer aplikacijskih vezij za skupni kolektor BJT

Nekatere klasične primere vezja za uporabo oddajnikov ali skupnih kolektorskih tranzistorjev lahko vidimo v naslednjih primerih.

100 amp spremenljivo napetostno napajalno vezje

Vezje polnilnika za enosmerni telefon z enim tranzistorjem

Eno tranzistorsko vezje polnilnika akumulatorja




Prejšnja: 3-fazni pretvornik Arduino s kodo Naprej: Kako pravilno odpraviti težave s tranzistorskimi vezji (BJT)