Transistor Common Collector

Transistor Common Collector

En BJT-fælles-samlerforstærker er et kredsløb, hvor samleren og bunden af ​​BJT deler en fælles indgangsforsyning, deraf navnet fælles kollektor.



I vores tidligere artikler har vi lært de to andre transistorkonfigurationer, nemlig fælles-base og fælles-emitter .

I denne artikel diskuterer vi det tredje og det sidste design, der kaldes common-collector-konfiguration eller alternativt er det også kendt emitter-tilhænger.





Billedet af denne konfiguration er vist nedenfor ved hjælp af standardstrømningsretninger og spændingsnotationer:

common-collector konfiguration med standard strømretning og spændingsnotationer

Hovedtræk ved Common Collector-forstærker

Hovedfunktionen og formålet med at bruge en BJT fælles opsamler konfiguration er impedans-matching .



Dette skyldes, at denne konfiguration har en høj indgangsimpedans og en lav udgangsimpedans.

Denne funktion er faktisk det modsatte af de andre to modstykker, der er fælles-baserede og fælles-emitterkonfigurationer.

Hvordan Common Collector-forstærker fungerer

fælles samlekonfiguration

Fra figuren ovenfor kan vi se, at belastningen her er fastgjort med transistorens emitterstift, og samleren er forbundet til en fælles reference med hensyn til basen (input).

Det betyder, at samleren er fælles for både input og outputbelastning. Med andre ord deler forsyningen, der kommer til basen, og samleren begge den fælles polaritet. Her bliver basen input og emitteren output.

Det ville være interessant at bemærke, at selvom konfigurationen ligner vores tidligere common-emitter-konfiguration, kan samleren ses vedhæftet med 'Common Source'.

Med hensyn til designfunktionerne behøver vi ikke at indarbejde sættet med fælles kollektoregenskaber til at fastlægge kredsløbsparametrene.

For alle praktiske implementeringer vil outputegenskaberne for en fælles-kollektorkonfiguration være nøjagtige som tilskrevet for den fælles emitter

Therfeore, vi kan simpelthen designe det ved hjælp af de anvendte egenskaber til fælles-emitter netværk .

For hver fælles-kollektorkonfiguration plottes outputegenskaberne ved at anvende I ER mod V EF for den tilgængelige I B række af værdier.

Dette indebærer, at både common-emitter og common-collector har identiske indgangsstrømværdier.

For at opnå den vandrette akse for en fælles-kollektor, er vi bare nødt til at ændre polariteten af ​​kollektor-emitter-spændingen i en fælles-emitter-egenskaber.

Endelig vil du se, at der næppe er nogen forskel i den lodrette skala for en fælles-emitter I C , hvis dette er udskiftet med I ER i en fælles-kollektor karakteristika, (siden ∝ ≅ 1).

Mens vi designer indgangssiden, kan vi anvende de fælles emitterbaseegenskaber for at opnå de væsentlige data.

Driftsgrænser

For enhver BJT henviser driftsgrænserne til det operationelle område over dets karakteristika, der angiver dets maksimale tolerante område og det punkt, hvor transistoren kan arbejde med minimale forvrængninger.

Det følgende billede viser, hvordan dette defineres for BJT-karakteristika.

kurve, der viser driftsgrænser i BJT

Du finder også disse grænser for drift på alle transistor datablade.

Et par af disse driftsgrænser er let forståelige, for eksempel ved vi, hvad der er maksimal kollektorstrøm (kaldet sammenhængende kollektorstrøm i datablad) og maksimal kollektor-til-emitter spænding (typisk forkortet V direktør i datablad).

For eksemplet BJT demonstreret i ovenstående graf finder vi I C (maks.) er specificeret som 50 mA og V. direktør som 20 V.

Den lodrette linie trukket angivet som V EF (landsby) på karakteristikken, udviser minimum V DET HER som kan implementeres uden at krydse den ikke-lineære region, angivet med navnet 'mætningsregion'.

V EF (landsby) specificeret for BJT'er er normalt omkring 0,3 V.

Det højest mulige spredningsniveau beregnes ved hjælp af følgende formel:

I det ovennævnte karakteristiske billede vises den antagne BJT's kollektoreffektafledning som 300mW.

Nu er spørgsmålet, hvad er metoden, hvorigennem vi kan plotte kurven for kollektorens effekttab, defineret af følgende specifikationer:

ER

Dette indebærer, at produktet af V DET HER og jeg C skal være lig med 300mW, når som helst på karakteristika.

Hvis formoder jeg C har en maksimumsværdi på 50mA, og at erstatte dette i ovenstående ligning giver os følgende resultater:

Ovenstående resultater fortæller os, at hvis jeg C = 50mA, derefter V DET HER vil være 6V på effektafledningskurven, som det er bevist i figur 3.22.

Nu hvis vi vælger V DET HER med den højeste værdi på 20V, derefter I C niveau vil være som estimeret nedenfor:

Dette etablerer det andet punkt over effektkurven.

Hvis vi nu vælger et niveau af jeg C omkring midtvejs, lad os sige ved 25mA og anvende det på det resulterende niveau af V DET HER , så får vi følgende løsning:

Det samme er bevist i figur 3.22.

De 3 forklarede punkter kan effektivt anvendes til at få en omtrentlig værdi af den aktuelle kurve. Ingen tvivl om, at vi kan bruge flere point til beregningen og få endnu bedre nøjagtighed, alligevel bliver en tilnærmelse lige nok til de fleste applikationer.

Området, der kan ses nedenfor I C = Jeg direktør kaldes afskåret region . Denne region må ikke nås for at sikre en forvrængningsfri funktion af BJT.

Dataark Reference

Du vil se mange datablade, der kun leverer I CBO værdi. I sådanne situationer kan vi anvende formlen

jeg CEO = βI CBO. Dette vil hjælpe os med at få en omtrentlig forståelse med hensyn til afskæringsniveauet i fravær af de karakteristiske kurver.

I tilfælde hvor du ikke er i stand til at få adgang til de karakteristiske kurver fra et givet datablad, kan det være bydende nødvendigt for dig at bekræfte, at værdierne for I C, V DET HER og deres produkt V DET HER x jeg C forblive inden for det interval, der er specificeret i det følgende Ligning 3.17.

Resumé

Den fælles kollektor er en velkendt transistor (BJT) konfiguration blandt de andre tre grundlæggende, og bruges når der kræves en transistor for at være i buffertilstand eller som en spændingsbuffer.

Sådan tilsluttes en almindelig samlerforstærker

I denne konfiguration er basen af ​​transistoren kablet til modtagelse af indgangsudløsertilførslen, emitterledningen er forbundet som udgangen, og samleren er tilsluttet den positive forsyning, således at samleren bliver en fælles terminal på tværs af basetriggerforsyningen Vbb og den faktiske Vdd positive forsyning.

Denne fælles forbindelse giver det navnet som fælles samler.

Den fælles kollektor BJT-konfiguration kaldes også emitterfølgerkredsløbet på grund af den enkle grund, at emitterspændingen følger basisspændingen i forhold til jorden, hvilket betyder, at emitterledningen kun starter en spænding, når basisspændingen er i stand til at krydse 0,6V mærke.

Derfor, hvis for eksempel basisspændingen er 6V, vil emitterspændingen være 5,4V, fordi emitteren skal tilvejebringe et 0,6V fald eller gearing til basisspændingen for at gøre det muligt for transistoren at lede, og dermed navnet emitterfølger.

Enkelt sagt vil emitterspændingen altid være mindre med en faktor på omkring 0,6 V end basisspændingen, for medmindre dette forspændingsfald opretholdes, vil transistoren aldrig lede. Hvilket igen betyder, at der ikke kan vises nogen spænding på emitterterminalen, derfor følger emitterspændingen konstant basisspændingen og justerer sig selv med en forskel på omkring -0,6V.

Hvordan Emitter Follower fungerer

Lad os antage, at vi anvender 0,6V i bunden af ​​en BJT i ​​et fælles kollektorkredsløb. Dette vil producere nul spænding ved emitteren, fordi transistoren bare ikke er helt i ledende tilstand.

Antag nu, at denne spænding langsomt øges til 1V, dette kan tillade, at emitterledningen producerer en spænding, der kan være omkring 0,4V, ligesom denne basisspænding øges til 1,6V, får emitteren til at følge op til omkring 1V ... . dette viser, hvordan emitteren fortsætter med at følge basen med en forskel på omkring 0,6V, hvilket er det typiske eller det optimale forspændingsniveau for enhver BJT.

Et fælles kollektortransistorkredsløb vil udvise en enhedsspænding Gain, hvilket betyder, at spændingsforstærkningen for denne konfiguration ikke er for imponerende, snarere bare på niveau med indgangen.

Matematisk kan ovenstående udtrykkes som:

{A_mathrm {v}} = {v_mathrm {ud} over v_mathrm {ind}} ca. 1

PNP-version af emitterfølger-kredsløbet, alle polariteter vendes.

Selv den mindste af spændingsafvigelserne ved bunden af ​​en fælles kollektortransistor duplikeres over emitterledningen, som i et omfang er afhængig af transistorens forstærkning (Hfe) og modstanden af ​​den vedhæftede belastning).

Den største fordel ved dette kredsløb er dets høje indgangsimpedansfunktion, som gør det muligt for kredsløbet at udføre effektivt uanset indgangsstrømmen eller belastningsmodstanden, hvilket betyder, at selv store belastninger kan betjenes effektivt med indgange, der har minimal strøm.

Derfor bruges en fælles samler som buffer, hvilket betyder et trin, der effektivt integrerer operationer med høj belastning fra en relativt svag strømkilde (f.eks. En TTL- eller Arduino-kilde)

Den høje inputimpedans udtrykkes med formlen:

r_mathrm {in} ca. beta_0 R_mathrm {E}

og den lille udgangsimpedans, så den kan drive belastninger med lav modstand:

r_mathrm {ud} ca. {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {source} over beta_0}

Praktisk set kunne emittermodstanden være betydeligt større og kan derfor ignoreres i ovenstående formel, som endelig giver os forholdet:

r_mathrm {ud} ca. {R_mathrm {kilde} over beta_0}

Nuværende gevinst

Strømforstærkningen for en fælles kollektortransistorkonfiguration er høj, fordi kollektoren, der er direkte forbundet med den positive ledning, er i stand til at føre den fulde krævede mængde strøm til den tilsluttede belastning via emitterledningen.

Derfor, hvis du spekulerer på, hvor meget strøm en emitterfølger ville være i stand til at levere til belastningen, skal du være sikker på, at det ikke vil være et problem, da belastningen altid vil blive drevet med en optimal strøm fra denne konfiguration.

Eksempel på applikationskredsløb til BJT Common collector

Nogle af de klassiske eksempler på emitterfølger eller almindelige kollektortransistor-applikationskredsløb kan ses i de følgende eksempler.

100 amp Strømforsyningskredsløb med variabel spænding

DC Cell Phone Charger Circuit ved hjælp af en enkelt transistor

Enkelt transistor højstrøms batteriopladekreds




Forrige: Arduino 3-fase inverter kredsløb med kode Næste: Sådan fejlfindes transistor (BJT) kredsløb korrekt