Zajednički kolektor tranzistora

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





BJT zajedničko kolektorsko pojačalo je sklop u kojem kolektor i baza BJT dijele zajedničku ulaznu opskrbu, pa otuda i naziv zajednički kolektor.

U našim prethodnim člancima naučili smo druge dvije konfiguracije tranzistora, naime zajednička baza i zajednički-emiter .



U ovom članku raspravljamo o trećem i konačnom dizajnu koji se naziva konfiguracija zajedničkog kolektora ili je također poznato emiter-sljedbenik.

Slika ove konfiguracije prikazana je u nastavku pomoću standardnih smjerova strujanja i oznaka napona:



konfiguracija zajedničkog kolektora sa standardnim oznakama smjera struje i napona

Glavna značajka zajedničkog kolektorskog pojačala

Glavna značajka i svrha korištenja zajedničke konfiguracije kolektora BJT je podudaranje impedancije .

To je zbog činjenice da ova konfiguracija ima visoku ulaznu i malu izlaznu impedansu.

Ova je značajka zapravo suprotna od druge dvije slične konfiguracije zajedničke baze i zajedničkog emitora.

Kako radi zajedničko kolektorsko pojačalo

zajednička konfiguracija kolektora

Iz gornje slike možemo vidjeti da je ovdje opterećenje pričvršćeno emiterskim zatičem tranzistora, a kolektor je povezan na zajedničku referencu s obzirom na bazu (ulaz).

Znači, kolektor je zajednički i ulaznom i izlaznom opterećenju. Drugim riječima, dovod koji dolazi do baze i kolektora dijeli zajednički polaritet. Ovdje baza postaje ulaz, a emiter izlaz.

Bilo bi zanimljivo primijetiti da, iako konfiguracija sliči našoj prethodnoj konfiguraciji zajedničkog emitora, kolektor se može vidjeti priložen uz 'Zajednički izvor'.

Što se tiče značajki dizajna, ne moramo uključiti skup zajedničkih karakteristika kolektora za utvrđivanje parametara kruga.

Za sve praktične implementacije, izlazne karakteristike konfiguracije zajedničkog kolektora bit će točne kao što je dodijeljeno za zajednički emiter

Therfeore, možemo ga jednostavno dizajnirati koristeći karakteristike korištene za mreža s zajedničkim emiterima .

Za svaku konfiguraciju zajedničkog kolektora, izlazne karakteristike se crtaju primjenom I JE vs V EZ za dostupne I B raspon vrijednosti.

To implicira da i zajednički emiter i zajednički kolektor imaju identične vrijednosti ulazne struje.

Da bismo postigli vodoravnu os zajedničkog kolektora, samo trebamo promijeniti polaritet napona kolektor-emiter u karakteristikama zajedničkog emitora.

Konačno, vidjet ćete da u vertikalnoj ljestvici zajedničkog emitora I teško da postoji bilo kakva razlika C , ako se ovo zamijeni s I JE u karakteristikama zajedničkog kolektora (od ∝ ≅ 1).

Tijekom dizajniranja ulazne strane, možemo primijeniti karakteristike osnovnog zračenja kako bismo postigli bitne podatke.

Ograničenja rada

Za bilo koji BJT, ograničenja rada odnose se na operativno područje preko njegovih karakteristika koje ukazuju na njegov najveći dopušteni opseg i točku na kojoj tranzistor može raditi s minimalnim izobličenjima.

Sljedeća slika pokazuje kako je to definirano za BJT karakteristike.

krivulja koja prikazuje ograničenja rada u BJT

Ta ćete ograničenja rada pronaći i na svim tablicama s podacima o tranzistorima.

Nekoliko od ovih ograničenja rada lako je razumljivo, na primjer, znamo koja je maksimalna struja kolektora (u tekstu: stalan struja kolektora u tablicama podataka) i maksimalni napon kolektora do emitora (obično skraćeno V direktor tvrtke u tablicama).

Za primjer BJT prikazan na gornjem grafikonu nalazimo I C (maks.) je specificirano kao 50 mA i V direktor tvrtke kao 20 V.

Okomita crta označena kao V EC (selo) na karakteristici, pokazuje minimalni V OVAJ koji se može provesti bez presijecanja nelinearnog područja, naznačenog nazivom 'područje zasićenja'.

V EC (selo) specificirano za BJT je obično oko 0,3 V.

Najviša moguća razina rasipanja izračunava se pomoću sljedeće formule:

Na gornjoj karakterističnoj slici pretpostavljena disipacija snage kolektora BJT prikazana je kao 300mW.

Sad se postavlja pitanje koja je metoda pomoću koje možemo ucrtati krivulju rasipanja snage kolektora, definiranu sljedećim specifikacijama:

JE

To implicira da je umnožak V OVAJ i ja C mora biti jednak 300mW, u bilo kojem trenutku karakteristika.

Ako pretpostavim da C ima maksimalnu vrijednost 50mA, zamjenom ovoga u gornjoj jednadžbi dobivamo sljedeće rezultate:

Gore navedeni rezultati govore nam da ako ja C = 50mA, tada V OVAJ bit će 6V na krivulji rasipanja snage, kao što je dokazano na slici 3.22.

Sad ako odaberemo V OVAJ s najvećom vrijednošću od 20V, zatim I C razina bit će kako je procijenjeno u nastavku:

Ovo uspostavlja drugu točku preko krivulje snage.

Sad ako odaberemo razinu I C oko sredine, recimo na 25mA, i primijenite je na rezultirajuću razinu V OVAJ , tada dobivamo sljedeće rješenje:

Isto je dokazano i na slici 3.22.

Objašnjena 3 boda mogu se učinkovito primijeniti za dobivanje približne vrijednosti stvarne krivulje. Nema sumnje da za procjenu možemo koristiti veći broj bodova i postići još bolju preciznost, unatoč tome približni postaje dovoljno za većinu aplikacija.

Područje koje se može vidjeti ispod I C = Ja direktor tvrtke naziva se odsječena regija . Ova se regija ne smije dosegnuti kako bi se osiguralo nesmetano funkcioniranje BJT-a.

Referenca tablice podataka

Vidjet ćete mnoge listove s podacima koji pružaju samo I CBO vrijednost. U takvim situacijama možemo primijeniti formulu

Ja Izvršni direktor = βI CBO. To će nam pomoći da približno shvatimo razinu graničnih vrijednosti u odsustvu karakterističnih krivulja.

U slučajevima kada ne možete pristupiti karakterističnim krivuljama iz datog lista s podacima, možda će vam biti neophodno potvrditi da vrijednosti I C, V OVAJ , i njihov proizvod V OVAJ x I C ostati unutar raspona kako je navedeno u nastavku Jednadžba 3.17.

Sažetak

Zajednički kolektor dobro je poznata konfiguracija tranzistora (BJT) među ostale tri osnovne i koristi se kad god se tranzistor mora nalaziti u načinu međuspremnika ili kao napon me uspremnika.

Kako spojiti zajedničko kolektorsko pojačalo

U ovoj je konfiguraciji baza tranzistora ožičena za primanje ulaznog napajanja okidača, kabel emitera spojen je kao izlaz, a kolektor je spojen s pozitivnim napajanjem, tako da kolektor postaje zajednički terminal preko osnovnog napajanja okidača Vbb i stvarna pozitivna opskrba Vdd.

Ova uobičajena veza daje mu ime kao zajednički kolektor.

Konfiguracija zajedničkog kolektora BJT naziva se i krugom sljednika emitora iz jednostavnog razloga što napon emitora slijedi osnovni napon u odnosu na tlo, što znači da emiterski kabel pokreće napon samo kada osnovni napon može prijeći 0,6V ocjena.

Stoga, ako je na primjer osnovni napon 6V, tada će napon emitora biti 5,4V, jer odašiljač mora osigurati pad od 0,6V ili polugu na osnovni napon kako bi tranzistor mogao provoditi, pa otuda i naziv sljednik emitera.

Jednostavno rečeno, napon emitora bit će uvijek manji za faktor oko 0,6 V od osnovnog napona, jer ako se ne održi taj pad pristranosti, tranzistor nikada neće provoditi. Što zauzvrat znači da se na terminalu emitora ne može pojaviti napon, stoga napon emitora neprestano prati osnovni napon prilagođavajući se za razliku od oko -0,6V.

Kako radi sljedbenik emitera

Pretpostavimo da primijenimo 0,6 V na bazi BJT-a u zajedničkom kolektorskom krugu. To će proizvesti nulti napon na emiteru, jer tranzistor jednostavno nije potpuno u provodnom stanju.

Pretpostavimo sada da se ovaj napon polako povećava na 1V, to može omogućiti da emiterski vod proizvede napon koji može biti oko 0,4V, slično kao što je ovaj osnovni napon povećan na 1,6V, emiter će pratiti do oko 1V ... .ovo pokazuje kako emiter nastavlja pratiti bazu s razlikom od oko 0,6 V, što je tipična ili optimalna razina pristranosti bilo kojeg BJT-a.

Uobičajeni kolektorski tranzistorski krug pokazat će pojačanje napona u jedinici, što znači da pojačanje napona za ovu konfiguraciju nije previše impresivno, već samo na razini unosa.

Matematički se gore navedeno može izraziti kao:

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

PNP verzija kruga sljednika emitera, svi polariteti su obrnuti.

Čak i najmanje odstupanje napona na bazi zajedničkog kolektorskog tranzistora duplicira se preko emiterskog kabela, što u određenoj mjeri ovisi o pojačanju (Hfe) tranzistora i otporu priključenog tereta).

Glavna prednost ovog kruga je njegova značajka visoke ulazne impedancije, koja omogućuje krugu da učinkovito radi bez obzira na ulaznu struju ili otpor opterećenja, što znači da se čak i velikim opterećenjima može učinkovito upravljati s ulazima s minimalnom strujom.

Zbog toga se uobičajeni kolektor koristi kao međuspremnik, što znači stupanj koji učinkovito integrira operacije velikog opterećenja iz relativno slabog izvora struje (primjer TTL ili Arduino izvor)

Visoka ulazna impedancija izražava se formulom:

r_mathrm {u} približno beta_0 R_mathrm {E}

i malu izlaznu impedansu, tako da može pokretati opterećenja s malim otporom:

r_mathrm {out} približno {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {izvor} preko beta_0}

Praktično gledajući, emiterski otpor mogao bi biti znatno veći i stoga se može zanemariti u gornjoj formuli, koja nam konačno daje odnos:

r_mathrm {out} približno {R_mathrm {izvor} preko beta_0}

Trenutni dobitak

Pojačanje struje za uobičajenu konfiguraciju kolektorskog tranzistora je visoko, jer je kolektor koji je izravno povezan s pozitivnom linijom sposoban propustiti punu potrebnu količinu struje na priključeno opterećenje putem kabela emitora.

Stoga, ako se pitate koliko bi struja sljedbenik emitera mogao pružiti opterećenju, budite sigurni da to neće predstavljati problem jer će se opterećenje uvijek pokretati s optimalnom strujom iz ove konfiguracije.

Primjeri krugova primjene za zajednički kolektor BJT

Neki od klasičnih primjera sklopova sljednika emitera ili zajedničkih kolektorskih tranzistora mogu se vidjeti u sljedećim primjerima.

Krug napajanja promjenjivim naponom od 100 amp

Istosmjerni krug punjača za mobitel pomoću jednog tranzistora

Sklop jednopolnog tranzistorskog punjača akumulatora




Prethodno: Arduino 3-fazni krug pretvarača s kodom Dalje: Kako ispravno riješiti probleme sa sklopovima tranzistora (BJT)