En BJT vanlig samlerforsterker er en krets der samleren og basen til BJT deler en felles inngangsforsyning, derav navnet felles samler.

I våre tidligere artikler har vi lært de to andre transistorkonfigurasjonene, nemlig felles-base og felles-emitter .

“hvordan fungerer en lambdasensor ”

I denne artikkelen diskuterer vi det tredje og det endelige designet som kalles fellessamlerkonfigurasjon eller alternativt er det også kjent emitter-tilhenger.

Bildet av denne konfigurasjonen er vist nedenfor ved bruk av standard strømstrømretninger og spenningsmerknader:

felles kollektorkonfigurasjon med standard strømretning og spenningsnotasjoner

Hovedtrekk ved Common Collector Forsterker

Hovedfunksjonen og formålet med å bruke en BJT vanlig samlekonfigurasjon er impedans-matching .

Dette skyldes det faktum at denne konfigurasjonen har en høy inngangsimpedans og en lav utgangsimpedans.

Denne funksjonen er faktisk det motsatte av de to andre motstykkene common-base en common-emitter-konfigurasjoner.

Hvordan Common Collector Forsterker fungerer

Fra figuren ovenfor kan vi se at belastningen her er festet med transistorens emitterpinne, og samleren er koblet til en felles referanse med hensyn til basen (inngang).

Betydning, samleren er felles for både inngang og utgangsbelastning. Med andre ord deler forsyningen som kommer til basen og samleren begge den felles polariteten. Her blir basen inngangen og senderen blir utgangen.

Det ville være interessant å merke seg at selv om konfigurasjonen ligner vår forrige common-emitter-konfigurasjon, kan samleren sees festet med 'Common Source'.

Når det gjelder designfunksjonene, trenger vi ikke å innlemme settet med vanlige samleregenskaper for å etablere kretsparametrene.

For alle praktiske implementeringer vil utgangskarakteristikkene til en felles kollektorkonfigurasjon være nøyaktige som tilskrevet common-emitteren

Therfeore, vi kan ganske enkelt designe den ved å bruke egenskapene som brukes til felles sendernettverk .

For hver vanlige kollektorkonfigurasjon er utgangskarakteristikkene tegnet ved å bruke I ER mot V EC for den tilgjengelige jeg B verdiområde.

Dette innebærer at både fellessenderen og fellessamleren har identiske inngangsstrømverdier.

For å oppnå den horisontale aksen for en fellessamler, trenger vi bare å endre polariteten til samler-emitter-spenningen i en felles-emitter-karakteristikk.

Til slutt vil du se at det knapt er noen forskjell i den vertikale skalaen til en fellessender C , hvis dette byttes ut med jeg ER i fellessamleregenskaper, (siden ∝ ≅ 1).

Mens vi designer inngangssiden, kan vi bruke fellestrykeregenskapene for å oppnå viktige data.

Begrensninger for drift

For enhver BJT refererer operasjonsgrensene til operasjonsområdet over dets egenskaper som indikerer dets maksimale tåleområde og punktet der transistoren kan fungere med minimale forvrengninger.

Følgende bilde viser hvordan dette er definert for BJT-egenskaper.

Du vil også finne disse grensene for drift på alle transistor datablad.

Noen få av disse grensene for drift er lett forståelige, for eksempel vet vi hva som er maksimal kollektorstrøm (referert til som kontinuerlige samlerstrøm i datablad), og maksimal kollektor-til-emitter-spenning (vanligvis forkortet V administrerende direktør i datablad).

For eksempel BJT demonstrert i grafen ovenfor, finner vi jeg C (maks) er spesifisert som 50 mA og V. administrerende direktør som 20 V.

Den loddrette linjen tegnet som V EC (landsby) på karakteristikken, viser minimum V DETTE som kan implementeres uten å krysse den ikke-lineære regionen, angitt med navnet 'metningsregion'.

V EC (landsby) spesifisert for BJT er normalt rundt 0,3 V.

Det høyeste mulige spredningsnivået beregnes med følgende formel:

I det ovennevnte karakteristiske bildet er antatt BJTs kollektoreffektdissipasjon vist som 300mW.

Spørsmålet er nå, hva er metoden vi kan plotte kurven for kollektorens effekttap, definert av følgende spesifikasjoner:

Dette innebærer at produktet av V DETTE og jeg C må være lik 300mW, når som helst på karakteristikkene.

Hvis antar jeg C har en maksimumsverdi på 50mA, og å erstatte dette i ovenstående ligning gir oss følgende resultater:

Resultatene ovenfor forteller oss at hvis jeg C = 50mA, deretter V DETTE vil være 6V på effektspredningskurven, som bevist i figur 3.22.

Nå hvis vi velger V DETTE med den høyeste verdien på 20V, deretter jeg C nivået vil være som estimert nedenfor:

Dette etablerer det andre punktet over effektkurven.

Nå hvis vi velger et nivå på jeg C La oss si ved 25mA, og bruke den på det resulterende nivået V DETTE , så får vi følgende løsning:

Det samme er bevist i figur 3.22 også.

De tre forklarte punktene kan brukes effektivt for å få en omtrentlig verdi av den faktiske kurven. Ingen tvil om at vi kan bruke flere poeng for estimeringen og få enda bedre nøyaktighet, men likevel blir en tilnærming akkurat nok for de fleste applikasjoner.

Området som kan sees under I C = Jeg administrerende direktør kalles avskåret region . Denne regionen må ikke nås for å sikre en forvrengningsfri funksjon av BJT.

Dataarkreferanse

Du vil se mange datablad som bare gir jeg CBO verdi. I slike situasjoner kan vi bruke formelen

Jeg Konsernsjef = βI CBO. Dette vil hjelpe oss med å få en omtrentlig forståelse av skjæringsnivået i fravær av de karakteristiske kurvene.

I tilfeller der du ikke får tilgang til karakteristikkkurvene fra et gitt datablad, kan det være viktig for deg å bekrefte at verdiene til I C, V DETTE , og deres produkt V DETTE x jeg C forbli innenfor området som spesifisert i det følgende Lik 3.17.

Sammendrag

Felles kollektoren er en kjent transistor (BJT) konfigurasjon blant de tre andre grunnleggende, og brukes når en transistor er påkrevd å være i buffermodus, eller som en spenningsbuffer.

Hvordan koble til en vanlig samlerforsterker

I denne konfigurasjonen er basen til transistoren kablet for å motta inngangsutløserforsyningen, emitterledningen er koblet til som utgangen, og samleren er koblet til den positive forsyningen, slik at samleren blir en vanlig terminal over basen utløserforsyningen Vbb og den faktiske Vdd positive tilførselen.

Denne vanlige forbindelsen gir det navnet som vanlig samler.

Den vanlige kollektorens BJT-konfigurasjon kalles også emitterfølgerkretsen på grunn av den enkle grunnen til at emitterspenningen følger basisspenningen med referanse til bakken, noe som betyr at emitterledningen bare starter en spenning når basisspenningen er i stand til å krysse 0.6V merke.

Derfor, hvis for eksempel basespenningen er 6V, vil emitterspenningen være 5,4V, fordi emitteren må gi et 0,6V fall eller utnytte basisspenningen for å gjøre det mulig for transistoren å lede, og derav navnet emitterfølger.

Enkelt sagt vil emitterspenningen alltid være mindre med en faktor på rundt 0,6 V enn basisspenningen, for med mindre dette forspenningsfallet opprettholdes, vil transistoren aldri lede. Som igjen betyr at det ikke kan vises noen spenning på emitterterminalen, derfor følger emitterspenningen hele tiden basisspenningen og justerer seg selv med en forskjell på rundt -0,6V.

Hvordan Emitter Follower fungerer

La oss anta at vi bruker 0.6V ved foten av en BJT i en felles samlekrets. Dette vil produsere null spenning på emitteren, fordi transistoren bare ikke er helt i ledende tilstand.

Anta at denne spenningen sakte øker til 1V, dette kan tillate at emitterledningen produserer en spenning som kan være rundt 0,4V, på samme måte som denne basisspenningen økes til 1,6V, vil det få emitteren til å følge opp til rundt 1V ... .dette viser hvordan emitteren fortsetter å følge basen med en forskjell på rundt 0,6V, som er det typiske eller optimale forspenningsnivået til enhver BJT.

En vanlig kollektortransistorkrets vil ha en enhetsspenning Gain, noe som betyr at spenningsforsterkningen for denne konfigurasjonen ikke er for imponerende, snarere bare på linje med inngangen.

Matematisk kan ovenstående uttrykkes som:

${A_mathrm {v}} = {v_mathrm {ut} over v_mathrm {inn}} ca. 1$

PNP-versjon av emitterfølgerkretsen, alle polariteter er omvendt.

Selv den minste av spenningsavvikene ved bunnen av en felles kollektortransistor er duplisert over emitterledningen, som til en viss grad er avhengig av forsterkningen (Hfe) til transistoren og motstanden til belastningen som er festet).

Den største fordelen med denne kretsen er dens høye inngangsimpedansfunksjon, som gjør at kretsen kan yte effektivt uavhengig av inngangsstrømmen eller lastmotstanden, noe som betyr at selv store belastninger kan betjenes effektivt med innganger som har minimal strøm.

Derfor brukes en felles kollektor som buffer, noe som betyr et trinn som effektivt integrerer operasjoner med høy belastning fra en relativt svak strømkilde (for eksempel en TTL- eller Arduino-kilde)

Den høye inngangsimpedansen uttrykkes med formelen:

$r_mathrm {in} ca. beta_0 R_mathrm {E}$

og den lille utgangsimpedansen, slik at den kan drive belastninger med lav motstand:

$r_mathrm {ut} ca. {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {source} over beta_0}$

Rent praktisk kan emittermotstanden være betydelig større og kan derfor ignoreres i formelen ovenfor, som til slutt gir oss forholdet:

$r_mathrm {ut} ca. {R_mathrm {kilde} over beta_0}$

Nåværende gevinst

Strømforsterkningen for en vanlig kollektortransistorkonfigurasjon er høy, fordi kollektoren som er direkte koblet til den positive linjen, er i stand til å føre den fulle nødvendige strømmen til den tilkoblede belastningen via emitterledningen.

Derfor, hvis du lurer på hvor mye strøm en emitterfølger vil kunne gi belastningen, kan du være trygg på at det ikke vil være et problem, ettersom belastningen alltid vil drives med en optimal strøm fra denne konfigurasjonen.