Skupno kolektorsko ojačevalno vezje in njegove aplikacije

Ojačevalnik je elektronsko vezje, ki se uporablja za ojačanje napetostnega ali tokovnega signala. Vhod za tranzistor bo napetost ali tok, izhod pa bo ojačana oblika tega vhodnega signala. Ojačevalno vezje je običajno zasnovano z enim ali več tranzistorji in se imenuje tranzistorski ojačevalnik. Tranzistor (BJT, FET) je pomemben sestavni del ojačevalnega sistema. V tem članku bomo obravnavali ojačevalno vezje skupnega kolektorja.

Ojačevalniki Transistor se najpogosteje uporabljajo v naših vsakdanjih aplikacijah, kot so avdio ojačevalnik, radijska frekvenca, avdio sprejemniki, Komunikacija z optičnimi vlakni itd.

Skupne osnove tranzistorskega ojačevalnika skupnega zbiralnika / oddajnika

Kot smo razpravljali v prejšnjem članku, obstajajo tri konfiguracije tranzistorja ki se pogosto uporabljajo za ojačanje signala, tj. skupna baza (CB), skupni kolektor (CC) in skupni oddajnik (CE).

Dobri tranzistorski ojačevalniki imajo v bistvu naslednje parametre visoko ojačanje, visoko vhodno impedanco, visoko pasovno širino, visoko hitrost obračanja, visoko linearnost, visoko učinkovitost, visoko stabilnost itd.

V konfiguraciji tranzistorja Common Collector uporabljamo kolektorski terminal kot skupni za vhodne in izhodne signale. Ta konfiguracija je znana tudi kot konfiguracija sledilnika oddajnika, ker napetost oddajnika sledi osnovni napetosti. Konfiguracija sledilca oddajnika se večinoma uporablja kot napetostni vmesnik. Te konfiguracije se pogosto uporabljajo v aplikacijah za ujemanje impedance zaradi visoke vhodne impedance.

Skupni kolektorski ojačevalniki imajo naslednje konfiguracije vezij.

• Vhodni signal vstopi v tranzistor na osnovnem sponki
• Vhodni signal izstopi iz tranzistorja na terminalu oddajnika
• Kolektor je povezan s konstantno napetostjo, to je z ozemljitvijo, včasih z vmesnim uporom

Preprosto vezje skupnega kolektorja je prikazano na spodnji sliki. Kolektorski upor Rc je v mnogih aplikacijah nepotreben. Da bi delovni tranzistor kot ojačevalnik , mora biti v aktivnem območju svoje konfiguracije.

Skupni kolektorski ojačevalnik ali sledilno vezje oddajnika

Za to smo nastavili točko mirovanja, ki jo je treba nastaviti z vezjem, ki je zunaj tranzistorja, vrednosti uporov Rc in Rb ter viri enosmerne napetosti, Vcc in Vbb, so bili izbrani v skladu s tem.

Ko se izračunajo mirovalni pogoji vezja in se ugotovi, da je BJT v naprej aktivnem območju delovanja, se spodaj izračunajo h-parametri, da se oblikuje model majhnega signala tranzistorja.

Skupne značilnosti tranzistorskega ojačevalnika skupnega kolektorja

Obremenitveni upor v skupnem kolektorskem ojačevalniku, ki je postavljen zaporedno z emiterskim vezjem, sprejema tako osnovni kot kolektorski tok.

Ker je oddajnik tranzistorja vsota osnovnega in kolektorskega toka, ker se osnovni in kolektorski tokovi vedno seštevata, da tvorita emiterski tok, bi bilo smiselno domnevati, da bo imel ta ojačevalnik zelo velik tokovni dobiček.

Ojačevalnik skupnega kolektorja ima precej velik tok, večji kot katera koli druga konfiguracija tranzistorskega ojačevalnika. Značilnosti cc ojačevalnika, kot je navedeno spodaj.

Zdaj je mogoče izračunati zmogljivost majhnega signalnega vezja. Skupna zmogljivost vezja je vsota mirovanja in delovanja majhnega signala. Model vezja izmeničnega toka je prikazan spodaj.

AC modeliranje skupnega kolektorskega ojačevalnika

Trenutni dobiček

Tokovni dobiček je opredeljen kot razmerje med tokovno obremenitvijo in vhodnim tokom.

Ai = il / ib = -ie / ib

Iz vezja h-parametrov je mogoče ugotoviti, da sta oddajnik in osnovni tok prek odvisnega tokovnega vira povezana s konstanto hfe + 1. Trenutno ojačanje je odvisno samo od značilnosti BJT in neodvisno od drugih vrednosti elementov vezja. Njegova vrednost je podana z

Ai = hfe + 1

Vhodna upornost

Vhodni upor je podan z

Ta rezultat je enak tistemu za običajni ojačevalnik oddajnika z oddajnikom upor. Vhodna upornost skupnega kolektorskega ojačevalnika je velika za tipične vrednosti obremenitvene upornosti Re.

Povečanje napetosti

Povečanje napetosti je razmerje med izhodno napetostjo in vhodno napetostjo. Če se za vhodno napetost spet vzame napetost na vhodu na tranzistor, je Vb.

Av = Vo / Vb

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

Zamenjava vsakega izraza z enakovrednim izrazom

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

Zgornja enačba je nekoliko manjša od enotnosti. Približna enačba napetostnega dobička je podana z

Skupni napetostni dobiček lahko definiramo kot

Avs = Vo / Vs

To razmerje lahko neposredno izpeljemo iz napetostnega ojačenja Av in napetostne delitve med uporom vira Rs in vhodnim uporom ojačevalnika Ri

Po zamenjavi ustreznih enačb je skupni dobiček napetosti podan z

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

Izhodna upornost

Izhodna upornost je definirana kot odpornost Thevenina na izhodu ojačevalnika, ki gleda nazaj v ojačevalnik. Vezje je prikazano spodaj, AC enakovredno vezje za izračun izhodne upornosti.

Izhodna upornost skupnega kolektorskega ojačevalnika, enakovredno vezje izmeničnega toka

Če na izhodne sponke deluje napetost v, se ugotovi, da je osnovni tok

ib = -v / (Rb + hie)

Skupni tok, ki teče v BJT, je podan z

i = -ib-hfe.ib

izhodni upor se izračuna kot

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

Izhodna upornost skupnega kolektorskega tranzistorskega ojačevalnika je običajno majhna.

Aplikacije

• Ta ojačevalnik se uporablja kot vezje za ujemanje impedance.
• Uporablja se kot preklopno vezje.
• Zaradi visokega tokovnega ojačanja v kombinaciji z napetostnim ojačanjem skoraj enotnosti je to vezje odličen napetostni pufer
• Uporablja se tudi za izolacijo vezja.

Ta članek obravnava delovanje skupnega ojačevalnega vezja oddajnika in njegove aplikacije. Z branjem zgornjih informacij ste dobili idejo o tem konceptu.

Poleg tega kakršna koli vprašanja v zvezi s tem člankom ali če jih želite izvesti Projekti električne in elektronike za študente tehnike , vas prosimo, da komentirate v spodnjem oddelku. Tukaj je vprašanje za vas, kakšen je napetostni dobiček skupnega kolektorskega ojačevalnika?