/ / Common Collector Amplifier Configuration

Common Collector Amplifier Configuration

forsterkere

De Fellesforsterkerforsterker er en annen type bipolar veikryss transistor,(BJT) konfigurasjon der inngangssignalet er påført til baseterminalen og utgangssignalet tatt fra emitterterminalen. Dermed er kollektorterminalen vanlig for både inngangs- og utgangskretsene. Denne typen konfigurasjon kalles Common Collector, (CC) fordi kollektorterminalen er effektivt "jordet" eller "jordet" gjennom strømforsyningen.

På mange måter er felles kollektorkonfigurasjonen (CC) reversert av den felles emitter (CE) -konfigurasjonen når den tilkoblede belastningsmotstanden blir endret fra kollektorterminalen for RC til emitterterminalen for RE.

Den felles kollektor eller jordet samlerkonfigurasjon er vanligvis brukt der en høyimpedansingångskilde må kobles til en lavimpedansutgangslast som krever høy strømforsterkning. Vurder felles kollektorforsterkerkrets nedenfor.

Common Collector Amplifier ved hjelp av en NPN Transistor

felles kollektorforsterker

Motstandere R1 og R2 danner et enkelt spenningsdeler-nettverk som brukes til å forspenne NPN-transistoren til ledning. Siden denne spenningsdeleren lett laster transistoren, basespenningen, VB kan enkelt beregnes ved å bruke den enkle spenningsdelerformelen som vist.

Spenningsdeler Nettverk

spenningsdeler nettverk

Med kollektorterminalen på transistoren koblet direkte til VCC og ingen kollektorresistens, (RC = 0) vil en kollektorstrøm generere et spenningsfall over emittermotstanden RE.

Imidlertid i samme kollektorforsterkerkrets, det samme spenningsfallet, VE representerer også utgangsspenningen, VUTE.

Ideelt sett vil vi ha DC spenningsfall over RE å være lik halvparten av forsyningsspenningen, VCC for å gjøre transistorene tilkoblet utgangsspenning satt et sted midt i karakteristikkkurvene som muliggjør maksimalt ujevnt utgangssignal. Dermed valget av RE avhenger sterkt av jegB og transistorene nåværende får Beta, β.

Siden basemitter-pn-krysset er forspent, strømmer basestrømmen gjennom krysset til emitteroppmuntende transistorvirkning som forårsaker en mye større kollektorstrøm, jegC å strømme. Dermed er emitterstrømmen en kombinasjon av basestrøm og kollektorstrøm som: IE = IB + IC. Men da basestrømmen er ekstremt liten i forhold til kollektorstrømmen, er emitterstrømmen derfor omtrent lik lik kollektorstrømmen. Dermed jegE ≈ IC

Som med Common Emitter (CE) forsterkerenkonfigurasjon, blir inngangssignalet påført transistorens baseterminal, og som tidligere sagt, blir forsterkers utgangssignal tatt fra emitter-emitterterminalen. Imidlertid, da det bare er én forspenningspartner mellom transistorbasen og dens emitterterminal, går ethvert inngangssignal som er påført basen direkte gjennom krysset til emitteren. Derfor er utgangssignalet som er tilstede ved emitteren i fase med det påførte inngangssignalet ved basen.

Når forsterkerens utgangssignal er tatt fra over emitterbelastningen, er denne typen transistorkonfigurasjon også kjent som en Emitter Follower krets som emitterutgangen "følger" eller sporer eventuelle spenningsendringer på basen, bortsett fra at den forblir omtrent 0,7 volt (VVÆRE) under basisspenningen. Dermed VI og VUTE er i fasefase-produserende nullfaseforskjell mellom inngangs- og utgangssignalene.

Når det er sagt, virker emittentene pn-krysset effektivt som en fremadspenningsdiode og for små AC-inngangssignaler har denne emitterdiodeforbindelsen en motstand gitt av: r 'e = 25mV / Ie hvor 25mV er termisk spenning av krysset ved romtemperatur (25oC) og jege er emitterstrømmen. Så når emitterstrømmen øker, reduseres emittermotstanden med en proporsjonal mengde.

Basestrømmen som strømmer gjennom denne indre base-emitterforbindelsesmotstanden, strømmer også ut og gjennom den eksternt tilkoblede emittermotstanden RE. Disse to motstandene er seriekoblede og virker som et potensielt delingsnettverk som skaper et spenningsfall. Siden verdien av r 'e er veldig liten, og RE er mye større, vanligvis i kilohms (kΩ) området, er størrelsen på forsterkerens utgangsspenning derfor mindre enn dens inngangsspenning.

I virkeligheten er størrelsen på utgangsspenningen (topp-til-topp) generelt i 98 til 99% verdien av inngangsspenningen, som er nær nok i de fleste tilfeller for å bli betraktet som enhetsgevinst.

Vi kan beregne spenningsøkningen, VEN av den felles kollektorforsterkeren ved bruk av spenningsdelerformelen som vist under antagelse at basespenningen, VB er faktisk inngangsspenningen, VI.

Fellesforsterkerforsterker

felles kollektorforsterker spenning gevinst

Så fellesforsterkerforsterkeren kan ikke gi spenningsforsterkning og et annet uttrykk som brukes til å beskrive fellesforsterkerforsterkerkretsen er som en Spenning Follower Circuit av åpenbare grunner. Dermed, siden utgangssignalet nær følger inngangen og er i fase med inngangen, er felles kollektorkretsen derfor en ikke-inverterende enhedsspenningsforsterkerforsterker.

Fellesforsterkereksempel nr. 1

En felles kollektorforsterker er konstruert ved hjelp av en NPN bipolar transistor og et spenningsdelerforspenningsnettverk. Hvis R1 = 5k6Ω, R2 = 6k8Ω og forsyningsspenningen er 12 volt. Beregn verdiene til: VB, VC og VE, emitterstrømmen IE, den indre emittermotstanden r 'e og forsterkerens spenning forsterker AV når en lastmotstand på 4k7Ω blir brukt. Tegn også den endelige kretsen og tilhørende egenskaperskurve med lastlinje.

1. Basisforspenningsspenning, VB

felles kollektor base forspenning spenning

2. Samler spenning, VC. Siden det ikke er noen kollektorbelastningsmotstand, er transistorens kollektorterminal koblet direkte til likestrømforsyningsskinnen, så VC = VCC = 12 volt.

3. Emitterforspenning, VE

felles kollektor emitter forspenning spenning

4. Emitterstrøm, IE

felles kollektor emitter strøm

5. AC Emitter Resistance, r 'e

felles kollektor emitter motstand

6. Spenningsgevinst, AV

felles kollektor spenning gevinst

Felles kollektorforsterkerkrets med lastelinje

felles kollektorforsterker med lastlinje

Felles samlerinngang Impedans

Selv om fellesforsterkerforsterkeren ikke er veldig god til å være en spenningsforsterker, fordi det som vi har sett, er den lille signalspenningsforsterkningen omtrent lik en (AV ≅ 1), det gjør imidlertid en meget god spenningsbufferkrets på grunn av dens høye inngang (ZI) og lav utgang (ZUTE) impedanser, som gir isolasjon mellom en inngangssignalkilde fra en belastningsimpedansbelastning.

En annen nyttig egenskap ved den felles kollektorforsterkeren er at den gir nåværende gevinst (AJeg) så lenge det er ledende. Det er at det kan passere en stor strøm som flyter fra oppsamleren til emitteren, som svar på en liten endring i basestrømmen, jegB. Husk at denne likestrømmen bare ser RE som det er ingen RC. Da er likestrømmen bare: VCC/ RE som kan være stor hvis RE er liten.

Vurder den grunnleggende felles kollektorforsterkeren eller emitterfølgerkonfigurasjonen nedenfor.

Common Collector Amplifier Configuration

felles samler forsterker konfigurasjon

For AC-analyse av kretsen er kondensatorene kortere og VCC er shorted (null impedans). Dermed er ekvivalentkretsen gitt som vist med forspenningsstrømmer og spenninger gitt som:

emitterfølgermodell
emitterfølgeranalyse

Inputimpedansen, ZI av felles kollektor konfigurasjon ser på basen er gitt som:

felles samler inngang impedans

Men som Beta, ß er generelt mye større enn 1 (vanligvis over 100), kan uttrykket av: β + 1 reduseres til bare Beta, ß som multiplikasjon med 100 er praktisk talt det samme som å multiplisere med 101. Således:

Common Collector Amplifier Base Impedance

felles kollektorforsterkerbasimpedans

Hvor: β er transistorens nåværende gevinst, Re er den tilsvarende emittermotstanden, og r 'e er ac-motstanden til emitter-base dioden. Merk at siden den kombinerte verdien av Re er generelt mye større enn dioder tilsvarende motstand, r 'e (kilo-ohm i forhold til noen ohm) kan transistorens baseimpedans gis som enkelt: β * Re.

Et interessant poeng å legge merke til her er at transistorene inngår baseimpedans, ZIN (base) kan styres av verdien av enten emitterbenmotstanden, RE eller lastmotstanden RL som de er parallelt forbundet.

Mens ligningen ovenfor gir oss innspilletimpedans ser på basen av transistoren, gir den oss ikke den sanne inngangsimpedansen som kildesignalet ser ser ut i hele forsterkerkretsen. For det må vi vurdere de to motstandene som utgjør spenningsdelerens forspenningsnettverk. Og dermed:

Inngangsimpedans for felles kollektorforsterker

felles samler inngang impedans

Felles samlereksempel nr2

Ved å bruke den tidligere felles kollektorforsterkerkretsen ovenfor beregner du inngangsimpedansene til transistorbase og forsterkerstadiet hvis lastmotstanden, RL er 10kΩ og NPN transistorens nåværende gevinst er 100.

1. AC Emitter Resistance, r 'e

felles kollektor emitter ben motstand

2. Ekvivalent Lastmotstand, Re

lastmotstand

3. Transistorer Base Impedans, ZUTGANGSPUNKT

base motstand

2. Forsterkerinngang Impedans, ZIN (STAGE)

forsterker inngang motstand

Som transistorens baseimpedans på 322kΩ ermye høyere enn forsterkerens inngangsimpedans på bare 2,8 kΩ, slik at inngangsimpedansen til den felles kollektorforsterker bestemmes av forholdet mellom de to forspenningsmotstander, R1 og R2.

Vanlig kollektorutgangsimpedans

For å bestemme CC forsterkerne utgang impedans ZUTE ser fra lasten tilbake til forsterkerneemitterterminal, må vi først fjerne lasten som vi vil se den effektive motstanden til forsterkeren som kjører lasten. Dermed er AC-ekvivalentkretsen som ser på forsterkerutgangen, gitt som:

felles kollektorutgangskonfigurasjon

Overfra er inngangsimpedansen til basekretsen gitt som: RB = R1|| R2. Den nåværende forsterkningen av transistoren er gitt som: β. Dermed er utgangsligningen gitt som:

felles kollektorutgang impedans

Vi ser da at emittermotstanden, RE er effektivt parallelt med hele impedansen av transistoren ser tilbake til sin emitterterminal.

Hvis vi beregner utgangsimpedansen til vår felles emitterforsterkerkrets ved hjelp av komponentverdiene ovenfra, ville det gi en utgangsimpedans ZUTE på mindre enn 50Ω (49,5Ω), som er mye mindre enn den høyere inngangsimpedansen, ZIN (BASE) tidligere beregnet.

Dermed kan vi se da at Fellesforsterkerforsterker konfigurasjonen har, fra beregning, en veldig høyinngangsimpedans og en meget lav utgangsimpedans slik at den kan drive en lavimpedansbelastning. Faktisk på grunn av CC-forsterkerne er relativt høy inngangsimpedans og svært lav utgangsimpedans, brukes den vanligvis som en enhedsforsterk bufferforsterker.

Etter å ha funnet ut at utgangsimpedansen, ZUTE av vår eksempelforsterker ovenfor er omtrent 50Ω ved beregning, hvis vi nå kobler 10kΩ lastmotstanden tilbake i kretsen, vil den resulterende utgangsimpedansen være:

utgang impedans

Selv om lastmotstanden er 10kΩ, er tilsvarende utgangsbestandighet fortsatt lav ved 49,3Ω. Dette skyldes at RL er stor sammenlignet med ZUTE, således for maksimal kraftoverføring, RL må være ZUTE. Da spenningsforsterkningen til den felles kollektorforsterker anses å være enhet (1), må forsterkerens effektforsterkning være lik den nåværende forsterkningen, som P = V * I.

Siden kollektorens nåværende forsterkning er definert som forholdet mellom emitterstrømmen og basestrømmen, y = IE/JEGB = β + 1, følger derfor at forsterkerens nåværende forsterkning må være omtrent lik Beta (β) ettersom β + 1 er praktisk talt den samme som Beta.

Vanlig samleroppsummering

Vi har sett i denne opplæringen om Fellesforsterkerforsterker at det får navnet sitt fordi kollektorterminalen til BJT er felles for både inngangs- og utgangskretsene da det ikke er noen kollektormotstand, RC.

Spenningsforsterkningen til den felles kollektorforsterker er omtrent lik enhet (Av ≅ 1) og at den nåværende gevinsten, AJeg er omtrent lik Beta, (AJegΒβ) som avhengig av verdien av de enkelte transistorene Betaværdi kan være stille høy.

Vi har også sett gjennom beregning at inngangsimpedansen, ZI er høyt mens dens utgangsimpedans, ZUTE er lav, noe som gjør den nyttig for impedans-matching (eller motstandsmatching) formål eller som en bufferkrets mellom en spenningskilde og en lavimpedansbelastning.

Når kollektoren (CC) forsterkeren mottar inngangssignalet til basen med utgangsspenningen tatt fra over emitterbelastningen, er inngangs- og utgangsspenningene "i fase" (0).o faseforskjell), slik at fellesoppsamlerens konfigurasjon går av sekundærnavnet Emitter Follower da utgangsspenningen (emitterspenning) følger inngangsbasert spenningen.

Kommentarer (0)
Legg til en kommentar