Bir BJT ortak toplayıcı amplifikatörü, toplayıcının ve BJT'nin tabanının ortak bir giriş kaynağını paylaştığı bir devredir, dolayısıyla ortak toplayıcı adıdır.

Önceki makalelerimizde diğer iki transistör konfigürasyonunu öğrendik, yani ortak taban ve ortak yayıcı .

“deneylerdeki hata türleri ”

Bu yazıda üçüncü ve son tasarımı tartışıyoruz. ortak toplayıcı konfigürasyonu veya alternatif olarak da bilinir yayıcı takipçisi.

Bu konfigürasyonun görüntüsü, standart akım akış yönleri ve voltaj gösterimleri kullanılarak aşağıda gösterilmiştir:

standart akım yönü ve gerilim notasyonları ile ortak kollektör konfigürasyonu

Ortak Toplayıcı Amplifikatörünün Ana Özelliği

Bir BJT ortak toplayıcı yapılandırmasını kullanmanın ana özelliği ve amacı, empedans eşleştirme .

Bunun nedeni, bu konfigürasyonun yüksek bir giriş empedansına ve düşük bir çıkış empedansına sahip olmasıdır.

Bu özellik aslında diğer iki emitörün ortak-temel yayıcı konfigürasyonlarının tam tersidir.

Common Collector Amplifier Nasıl Çalışır?

Yukarıdaki şekilden, buradaki yükün transistörün yayıcı pimi ile ve kollektörün tabana (giriş) göre ortak bir referansa bağlandığını görebiliriz.

Yani, toplayıcı hem giriş hem de çıkış yükü için ortaktır. Yani üsse gelen arz ve kollektör ortak kutupları paylaşıyor. Burada taban girdi, yayıcı çıktı ise.

Yapılandırmanın önceki ortak yayıcı yapılandırmamıza benzemesine rağmen, toplayıcının 'Ortak Kaynak' ile birlikte görülebileceğini not etmek ilginç olacaktır.

Tasarım özellikleri ile ilgili olarak, devre parametrelerini oluşturmak için ortak toplayıcı özellikleri kümesini dahil etmemiz gerekmez.

Tüm pratik uygulamalar için, ortak bir toplayıcı konfigürasyonunun çıktı özellikleri, ortak yayıcı için atfedildiği gibi kesin olacaktır.

Therfeore, onu basitçe tasarım için kullanılan özellikleri kullanarak tasarlayabiliriz. ortak yayıcı ağ .

Her ortak toplayıcı konfigürasyonu için, çıkış özellikleri I uygulanarak grafiklendirilir. DIR-DİR vs V EC mevcut ben için B değer aralığı.

Bu, hem ortak yayıcı hem de ortak toplayıcının aynı giriş akımı değerlerine sahip olduğu anlamına gelir.

Ortak bir toplayıcı için yatay eksene ulaşmak için, yalnızca ortak bir yayıcı özelliklerinde toplayıcı-yayıcı voltajının polaritesini değiştirmemiz gerekiyor.

Son olarak, bir ortak yayıcının dikey ölçeğinde neredeyse hiç fark olmadığını göreceksiniz. C , eğer bu benimle değiştirilirse DIR-DİR ortak bir toplayıcı özelliklerinde, (∝ ≅ 1'den beri).

Giriş tarafını tasarlarken, temel verilere ulaşmak için ortak yayıcı temel özelliklerini uygulayabiliriz.

Operasyon Sınırları

Herhangi bir BJT için operasyon sınırları, maksimum tolere edilebilir aralığını ve transistörün minimum bozulmalarla çalışabileceği noktayı gösteren özellikleri üzerindeki operasyonel bölgeyi ifade eder.

Aşağıdaki görüntü, bunun BJT özellikleri için nasıl tanımlandığını göstermektedir.

Bu işlem sınırlarını tüm transistör veri sayfalarında da bulacaksınız.

Bu çalışma sınırlarından birkaçı kolaylıkla anlaşılabilir, örneğin maksimum kollektör akımının ne olduğunu biliyoruz ( sürekli veri sayfalarında toplayıcı akımı) ve maksimum toplayıcı-yayıcı voltajı (tipik olarak V olarak kısaltılır. CEO veri sayfalarında).

Yukarıdaki grafikte gösterilen BJT örneği için şunu buluyoruz: C (maks.) 50 mA ve V olarak belirtilir CEO 20 V olarak

Çizilen dikey çizgi V olarak gösterilir EC (köy) karakteristikte, minimum V'yi gösterir BU 'doygunluk bölgesi' adıyla gösterilen doğrusal olmayan bölgeyi geçmeden uygulanabilir.

The V EC (köy) BJT'ler için belirtilen normalde yaklaşık 0,3V'dur.

Mümkün olan en yüksek dağılım seviyesi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Yukarıdaki karakteristik resimde, varsayılan BJT'nin toplayıcı güç dağılımı 300mW olarak gösterilmiştir.

Şimdi soru şu, aşağıdaki spesifikasyonlarla tanımlanan kolektör güç dağılımı eğrisini çizebileceğimiz yöntem nedir:

DIR-DİR

Bu, V'nin çarpımının BU ve ben C Özelliklerin herhangi bir noktasında 300mW'ye eşit olmalıdır.

Farz edersem C maksimum 50mA değerine sahiptir, bunu yukarıdaki denklemde değiştirmek bize aşağıdaki sonuçları verir:

Yukarıdaki sonuçlar bize şunu söylüyor: C = 50mA, sonra V BU Şekil 3.22'de kanıtlandığı gibi, güç dağılımı eğrisinde 6V olacaktır.

Şimdi eğer V'yi seçersek BU en yüksek değer olan 20V, ardından I C seviye aşağıda tahmin edildiği gibi olacaktır:

Bu, güç eğrisi üzerindeki ikinci noktayı oluşturur.

Şimdi bir seviye seçersek I C orta yolda, diyelim ki 25mA ve bunu sonuçtaki V seviyesine uygulayalım BU , sonra aşağıdaki çözümü elde ederiz:

Aynı şey Şekil 3.22'de de kanıtlanmıştır.

Açıklanan 3 nokta, gerçek eğrinin yaklaşık bir değerini elde etmek için etkili bir şekilde uygulanabilir. Şüphesiz tahmin için daha fazla nokta kullanabiliriz ve daha da iyi doğruluk elde edebiliriz, ancak yine de çoğu uygulama için yaklaşık bir değer yeterlidir.

Aşağıda görülebilen alan I C = I CEO denir kesme bölgesi . BJT'nin distorsiyonsuz çalışmasını sağlamak için bu bölgeye ulaşılmamalıdır.

Veri Sayfası Referansı

Yalnızca I sağlayan birçok veri sayfası göreceksiniz. CBO değer. Böyle durumlarda formülü uygulayabiliriz

ben CEO = βI CBO. Bu, karakteristik eğrilerin yokluğunda kesme seviyesi ile ilgili yaklaşık bir anlayış elde etmemize yardımcı olacaktır.

Belirli bir veri sayfasından karakteristik eğrilere erişemediğiniz durumlarda, I değerlerinin onaylanması sizin için zorunlu olabilir. C, V BU ve ürünleri V BU x ben C aşağıda belirtildiği gibi aralıkta kalır Denklem 3.17.

Özet

Ortak toplayıcı, diğer üç temel arasında iyi bilinen bir transistör (BJT) konfigürasyonudur ve bir transistörün tampon modunda olması gerektiğinde veya bir voltaj tamponu olarak kullanılır.

Ortak Toplayıcı Amplifikatörü Nasıl Bağlanır

Bu konfigürasyonda transistörün tabanı, giriş tetik beslemesini almak için kablolanır, yayıcı ucu çıkış olarak bağlanır ve toplayıcı, pozitif beslemeye bağlanır, böylece kolektör, temel tetik beslemesi boyunca ortak bir terminal haline gelir. Vbb ve gerçek Vdd pozitif kaynağı.

Bu ortak bağlantı, ona ortak toplayıcı adını verir.

Yaygın toplayıcı BJT konfigürasyonu, yayıcı voltajının zemine referansla temel voltajı takip etmesindeki basit nedenden dolayı yayıcı izleyici devresi olarak da adlandırılır, yani verici ucu yalnızca temel voltaj 0.6V'yi geçebildiğinde bir voltaj başlatır işaret.

Bu nedenle, örneğin baz voltajı 6V ise, verici voltajı 5.4V olacaktır, çünkü vericinin, transistörün iletmesini sağlamak için baz voltajına 0.6 V'luk bir düşüş veya kaldıraç sağlaması ve dolayısıyla adı yayıcı takipçisi sağlaması gerekir.

Basit bir ifadeyle, yayıcı voltajı her zaman baz voltajdan yaklaşık 0,6 V'luk bir faktör kadar daha az olacaktır, çünkü bu öngerilim düşüşü sürdürülmedikçe transistör asla iletmeyecektir. Bu da, emitör terminalinde hiçbir voltajın görünemeyeceği anlamına gelir, bu nedenle, yayıcı voltajı, -0.6V civarında bir farkla kendisini ayarlayarak sürekli olarak temel voltajı takip eder.

Verici Takipçisi Nasıl Çalışır?

Ortak bir kollektör devresinde bir BJT'nin tabanına 0.6V uyguladığımızı varsayalım. Bu, vericide sıfır voltaj üretecektir, çünkü transistör tamamen iletken durumda değildir.

Şimdi, bu voltajın yavaşça 1V'a yükseldiğini varsayalım, bu, yayıcı ucunun 0.4V civarında bir voltaj üretmesine izin verebilir, benzer şekilde, bu taban voltajı 1.6V'a yükseltildiğinde, vericinin yaklaşık 1V'u takip etmesini sağlayacaktır ... .bu, herhangi bir BJT'nin tipik veya optimal önyargı seviyesi olan yaklaşık 0.6V'luk bir farkla emitörün tabanı nasıl takip ettiğini gösterir.

Ortak bir kollektör transistör devresi, bir birim voltaj Kazancı sergileyecektir, bu, bu yapılandırma için voltaj kazancının çok etkileyici olmadığı, sadece girişle aynı olduğu anlamına gelir.

Matematiksel olarak yukarıdakiler şu şekilde ifade edilebilir:

${A_mathrm {v}} = {v_mathrm {out} over v_mathrm {in}} yaklaşık 1$

Emitör takipçi devresinin PNP versiyonu, tüm polariteler tersine çevrilmiştir.

Ortak bir toplayıcı transistörün tabanındaki voltaj sapmalarının en küçüğü bile, verici ucu boyunca çoğaltılır; bu, bir dereceye kadar transistörün kazancına (Hfe) ve bağlı yükün direncine bağlıdır).

Bu devrenin ana faydası, devrenin giriş akımından veya yük direncinden bağımsız olarak verimli bir şekilde çalışmasına izin veren yüksek giriş empedans özelliğidir, yani çok büyük yükler bile minimum akıma sahip girişlerle verimli bir şekilde çalıştırılabilir.

Bu nedenle, ortak bir toplayıcı bir tampon olarak kullanılır, yani nispeten zayıf bir akım kaynağından (örneğin bir TTL veya Arduino kaynağı) yüksek yük işlemlerini verimli bir şekilde entegre eden bir aşama anlamına gelir.

Yüksek giriş empedansı aşağıdaki formülle ifade edilir:

$r_mathrm {in} yaklaşık beta_0 R_mathrm {E}$

ve küçük çıkış empedansı, böylece düşük dirençli yükleri sürdürebilir:

$r_mathrm {çıkış} yaklaşık {R_mathrm {E}} | Beta_0} üzerinden {R_mathrm {source}$

Pratik olarak bakıldığında, yayıcı direnç önemli ölçüde daha büyük olabilir ve bu nedenle yukarıdaki formülde göz ardı edilebilir, bu da bize nihayet ilişkiyi verir:

$r_mathrm {out} beta_0} üzerinden yaklaşık {R_mathrm {source}$

Şu anki kazanç

Ortak bir kollektör transistör konfigürasyonu için akım kazancı yüksektir, çünkü pozitif hatta doğrudan bağlanan kolektör, gerekli tüm miktarda akımı emitör kablosu aracılığıyla bağlı yüke geçirebilir.

Bu nedenle, bir emitör takipçisinin yüke ne kadar akım sağlayabileceğini merak ediyorsanız, yük her zaman bu konfigürasyondan en uygun akımla çalıştırılacağından bunun bir sorun olmayacağından emin olabilirsiniz.