Společný obvod zesilovače kolektoru a jeho aplikace

Zesilovač je elektronický obvod, který se používá k zesílení napěťového nebo proudového signálu. Vstupem pro tranzistor bude napětí nebo proud a výstup bude zesílenou formou tohoto vstupního signálu. Obvod zesilovače je obecně navržen s jedním nebo více tranzistory, které se nazývají tranzistorový zesilovač. Tranzistor (BJT, FET) je hlavní součástí zesilovacího systému. V tomto článku se budeme zabývat obvodem zesilovače společného kolektoru.

Tranzistorové zesilovače nejčastěji používají v našich každodenních aplikacích, jako je audio zesilovač, vysokofrekvenční, audio tunery, Komunikace optickými vlákny , atd.

Společné základy zesilovače tranzistorového zesilovače kolektoru / vysílače

Jak jsme diskutovali v našem předchozím článku, existují tři konfigurace tranzistorů které se běžně používají pro zesílení signálu, tj. společná báze (CB), společný kolektor (CC) a společný emitor (CE).

Dobré tranzistorové zesilovače mají v zásadě následující parametry: vysoký zisk, vysoká vstupní impedance, velká šířka pásma, vysoká rychlost přeběhu, vysoká linearita, vysoká účinnost, vysoká stabilita atd.

V konfiguraci tranzistoru Common Collector používáme terminál kolektoru jako společný pro vstupní i výstupní signály. Tato konfigurace je také známá jako konfigurace sledovače emitoru, protože napětí emitoru sleduje základní napětí. Konfigurace sledovače emitoru se většinou používá jako vyrovnávací paměť napětí. Tyto konfigurace jsou široce používány v aplikacích přizpůsobování impedance kvůli jejich vysoké vstupní impedanci.

Společné kolektorové zesilovače mají následující konfigurace obvodů.

• Vstupní signál vstupuje do tranzistoru na svorce základny
• Vstupní signál opouští tranzistor na terminálu emitoru
• Kolektor je připojen na konstantní napětí, tj. Na zem, někdy s intervenujícím odporem

Na následujícím obrázku je znázorněn jednoduchý obvod zesilovače společného kolektoru. Kolektorový rezistor Rc je v mnoha aplikacích zbytečný. V následujících situacích pracovní tranzistor jako zesilovač , měl by být v aktivní oblasti své konfigurace.

Společný obvod zesilovače nebo sledovače emitoru

K tomu jsme nastavili klidový bod, který je třeba nastavit pomocí obvodů mimo tranzistor, odpovídajícím způsobem zvolily hodnoty odporů Rc a Rb a zdroje stejnosměrného napětí, Vcc a Vbb.

Jakmile jsou vypočteny klidové podmínky obvodu a bylo stanoveno, že BJT je v dopředně aktivní oblasti provozu, jsou níže vypočteny h-parametry pro vytvoření modelu malého signálu tranzistoru.

Společné charakteristiky zesilovače tranzistorového kolektoru

Zátěžový odpor ve společném kolektorovém zesilovači, který je umístěn v sérii s obvodem emitoru, přijímá jak základní proud, tak kolektorové proudy.

Protože emitor tranzistoru je součtem základních a kolektorových proudů, protože základní a kolektorové proudy se vždy sčítají a vytvářejí emitorový proud, bylo by rozumné předpokládat, že tento zesilovač bude mít velmi velký proudový zisk.

Zesilovač společného kolektoru má poměrně velký proudový zisk, větší než jakákoli jiná konfigurace tranzistorového zesilovače. Vlastnosti CC zesilovače, jak je uvedeno níže.

Nyní lze vypočítat výkon obvodu malého signálu. Celkový výkon obvodu je součtem klidového výkonu a výkonu malého signálu. Obvod střídavého modelu je zobrazen níže.

AC modelování společného kolektorového zesilovače

Aktuální zisk

Zisk proudu je definován jako poměr zátěžového proudu ke vstupnímu proudu.

Ai = il / ib = -ie / ib

Z obvodu h-parametru lze určit, že emitor a základní proudy jsou spojeny prostřednictvím závislého zdroje proudu konstantou hfe + 1. Zisk proudu závisí pouze na charakteristikách BJT a je nezávislý na jakýchkoli jiných hodnotách prvků obvodu. Jeho hodnota je dána vztahem

Ai = hfe + 1

Vstupní odpor

Vstupní odpor je dán vztahem

Tento výsledek je stejný jako u běžného zesilovače emitoru s emitorovým odporem. Vstupní odpor do společného kolektorového zesilovače je velký pro typické hodnoty zátěžového odporu Re.

Zesílení napětí

Zisk napětí je poměr výstupního napětí k vstupnímu napětí. Pokud je vstupní napětí opět považováno za napětí na vstupu do tranzistoru, Vb.

Av = Vo / Vb

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

Nahrazení každého výrazu jeho ekvivalentním výrazem

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

Výše uvedená rovnice je poněkud menší než jednota. Aproximační rovnice zesílení napětí je dána vztahem

Celkový zisk napětí lze definovat jako

Avs = Vo / Vs

Tento poměr lze přímo odvodit ze zesílení napětí Av a rozdělení napětí mezi odporem zdroje Rs a vstupním odporem zesilovače Ri

Po substitucích příslušných rovnic je celkový zisk napětí dán vztahem

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

Výstupní odpor

Výstupní odpor je definován jako Theveninův odpor na výstupu zesilovače při pohledu zpět do zesilovače. Obvod je uveden níže, ekvivalentní obvod střídavého proudu pro výpočet výstupního odporu.

Společný obvodový zesilovač výstupního odporu zesilovače ekvivalentního obvodu

Pokud je na výstupní svorky přivedeno napětí v, je zjištěno, že základní proud je

ib = -v / (Rb + hie)

Celkový proud proudící do BJT je dán vztahem

i = -ib-hfe.ib

výstupní odpor se vypočítá jako

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

Výstupní odpor pro tranzistorový zesilovač s běžným kolektorem je obvykle malý.

Aplikace

• Tento zesilovač se používá jako obvod přizpůsobení impedance.
• Používá se jako spínací obvod.
• Vysoký proudový zisk v kombinaci s napěťovým ziskem téměř jednoty činí z tohoto obvodu skvělou vyrovnávací paměť napětí
• Používá se také k izolaci obvodů.

Tento článek pojednává o fungování společného obvodu emitorového zesilovače a jeho aplikacích. Přečtením výše uvedených informací získáte představu o tomto konceptu.

Dále jakékoli dotazy týkající se tohoto článku nebo pokud chcete implementovat Projekty elektrotechniky a elektroniky pro studenty inženýrství , neváhejte a komentujte v níže uvedené části. Zde je otázka pro vás, jaký je zisk napětí společného zesilovače kolektoru?