Обща колекторна усилвателна верига и нейните приложения

Обща колекторна усилвателна верига и нейните приложения

Усилвателят е електронна схема, която се използва за усилване на напрежение или токов сигнал. Входът за транзистора ще бъде напрежение или ток, а изходът ще бъде усилена форма на този входен сигнал. Усилвателната верига обикновено е проектирана с един или повече транзистори и се нарича транзисторен усилвател. Транзисторът (BJT, FET) е основен компонент в усилвателна система. В тази статия ще обсъдим общата колекторна усилвателна схема.



Транзисторните усилватели най-често се използват в ежедневните ни приложения като аудио усилвател, радиочестота, аудио тунери, Комуникация с оптични влакна и т.н.


Основни основи на транзисторния усилвател с последовател на колектор / излъчвател

Както обсъждахме в предишната ни статия, има три транзисторни конфигурации които се използват често за усилване на сигнала, т.е. обща база (CB), общ колектор (CC) и общ емитер (CE).





Добрите транзисторни усилватели по същество имат следните параметри високо усилване, висок входен импеданс, висока честотна лента, висока скорост на нарастване, висока линейност, висока ефективност, висока стабилност и т.н.

В конфигурацията на транзистора Common Collector ние използваме колекторния терминал като общ както за входни, така и за изходни сигнали. Тази конфигурация е известна още като конфигурация на последовател на излъчвател, тъй като напрежението на излъчвателя следва базовото напрежение. Конфигурацията на последовател на излъчвателя се използва най-вече като буфер за напрежение. Тези конфигурации се използват широко в приложения за съвпадение на импеданса поради високия им входен импеданс.



Усилвателите с общ колектор имат следните конфигурации на веригата.


  • Входният сигнал влиза в транзистора на базовия терминал
  • Входният сигнал излиза от транзистора на клемата на излъчвателя
  • Колекторът е свързан към постоянно напрежение, т.е.заземяване, понякога с междинен резистор

Проста схема на усилвател с общ колектор е показана на фигурата по-долу. Колекторният резистор Rc е ненужен в много приложения. За да работен транзистор като усилвател , трябва да е в активния регион на своята конфигурация.

Обща колекторна усилвателна или излъчвателна верига

Обща колекторна усилвателна или излъчвателна верига

За това задаваме точката на покой трябва да бъде настроена с веригата, външна на транзистора, стойностите на резисторите Rc и Rb и източниците на постояннотоково напрежение, Vcc и Vbb, са избрали съответно.

След като се изчислят условията на притихване на веригата и се установи, че BJT е в активната напред зона на работа, h-параметрите се изчисляват по-долу, за да формират модела с малък сигнал на транзистора.

Общи колекторни характеристики на транзисторния усилвател

Натоварващият резистор в общия колекторен усилвател, поставен последователно с емитерната верига, приема както базовия ток, така и колекторните токове.

Тъй като излъчвателят на транзистор е сумата от базови и колекторни токове, тъй като базовите и колекторните токове винаги се събират, за да образуват емитерния ток, би било разумно да се предположи, че този усилвател ще има много голям токов коефициент.

Усилвателят с общ колектор има доста голямо усилване на тока, по-голямо от всяка друга конфигурация на транзисторен усилвател. Характеристиките на cc усилвател, както е споменато по-долу.

Параметър Характеристики
Повишаване на напрежениетоНула
Текуща печалбаВисоко
Повишаване на мощносттаСреден
Входна или изходна фазова връзкаНулева степен
Входно съпротивлениеВисоко
Изходно съпротивлениеНиска

Ефективността на веригата с малък сигнал вече може да бъде изчислена. Общата производителност на веригата е сумата от ефективността на покой и малък сигнал. Схемата на модела за променлив ток е показана по-долу.

Моделиране на променлив ток на усилвател с общ колектор

Моделиране на променлив ток на усилвател с общ колектор

Текуща печалба

Коефициентът на ток се определя като отношение на тока на натоварване към входящия ток.

Ai = il / ib = -ie / ib

От веригата на h-параметъра може да се определи, че емитерният и базовият ток са свързани чрез зависимия източник на ток с константа hfe + 1 Текущото усилване зависи само от характеристиките на BJT и не зависи от други стойности на елементите на веригата. Стойността му се дава от

Ai = hfe + 1

Входно съпротивление

Входното съпротивление се дава от

Този резултат е идентичен с този за обикновен усилвател на емитер с резистор на емитер. Входното съпротивление на общ колекторен усилвател е голямо за типичните стойности на товарното съпротивление Re.

Повишаване на напрежението

Усилването на напрежението е съотношението на изходното напрежение към входното напрежение. Ако входното напрежение отново се приема за напрежение на входа на транзистора, Vb.

Av = Vo / Vb

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

Замяна на всеки термин с еквивалентния му израз

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

Горното уравнение е малко по-малко от единица. Уравнението за сближаване на усилването на напрежението се дава от

Общото усилване на напрежението може да се определи като

Avs = Vo / Vs

Това съотношение може директно да се извлече от усилването на напрежението Av и разделението на напрежението между съпротивлението на източника Rs и входното съпротивление на усилвателя Ri

След замествания на подходящи уравнения, общото усилване на напрежението се дава от

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

Изходна устойчивост

Изходното съпротивление се дефинира като съпротивлението на Thevenin на изхода на усилвателя, гледащ назад към усилвателя. Веригата е показана по-долу, веригата за еквивалент на променлив ток за изчисляване на изходното съпротивление.

Обща колекторна усилвателна изходна съпротива AC еквивалентна схема

Обща колекторна усилвателна изходна съпротива AC еквивалентна схема

Ако напрежение v е приложено към изходните клеми, се установява, че базовият ток е

ib = -v / (Rb + hie)

Общият ток, вливащ се в BJT, се определя от

i = -ib-hfe.ib

изходното съпротивление се изчислява като

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

Изходното съпротивление на общ колекторен транзисторен усилвател обикновено е малко.

Приложения

  • Този усилвател се използва като верига за съвпадение на импеданса.
  • Използва се като комутационна верига.
  • Високото усилване на тока, комбинирано с усилване на напрежението с почти единица, прави тази верига страхотен буфер на напрежението
  • Използва се и за изолиране на веригата.

Тази статия разглежда работата на общата емитерна усилвателна верига и нейните приложения. Четейки горната информация, вие получавате представа за тази концепция.

Освен това, всякакви въпроси относно тази статия или ако искате да приложите Проекти за електричество и електроника за студенти по инженерство , моля не се колебайте да коментирате в раздела по-долу. Ето въпроса към вас, какво е усилването на напрежението на общия колекторен усилвател?