Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





BJT ühise kollektori võimendi on vooluring, milles kollektoril ja BJT alusel on ühine sisendallikas, sellest ka nimi ühine kollektor.

Oma eelmistes artiklites oleme õppinud kahte ülejäänud transistori konfiguratsiooni, nimelt ühine alus ja tavaline kiirgaja .



Selles artiklis käsitleme kolmandat ja viimast kujundust, mida nimetatakse ühise kollektori konfiguratsioon või alternatiivina on see ka teada emitter-järgija.

Selle konfiguratsiooni pilt on näidatud allpool, kasutades praeguseid voolu suundi ja pinge märke:



ühise kollektori konfiguratsioon standardse voolu suuna ja pinge tähistusega

Ühise kollektorivõimendi peamine omadus

BJT ühise kollektori konfiguratsiooni kasutamise peamine omadus ja eesmärk on impedantsi sobitamine .

See on tingitud asjaolust, et sellel konfiguratsioonil on kõrge sisendtakistus ja madal väljundtakistus.

See funktsioon on tegelikult vastupidine kahele ülejäänud analoogile, mis põhinevad ühise emitteri konfiguratsioonidel.

Kuidas tavaline kollektorivõimendi töötab

tavaline kollektori konfiguratsioon

Ülaltoodud jooniselt näeme, et siin olev koormus on kinnitatud transistori emitteri tihvtiga ja kollektor on ühendatud aluse (sisendi) suhtes ühise võrdlusalusega.

See tähendab, et kollektor on ühine nii sisend- kui ka väljundkoormusele. Teisisõnu, baasi saabuv varustus ja kollektor jagavad mõlemat ühist polaarsust. Siin saab baas sisendiks ja emitter väljundiks.

Oleks huvitav märkida, et kuigi konfiguratsioon sarnaneb meie eelmise ühise emitteri konfiguratsiooniga, võib kollektorit näha 'Common Source' -ga ühendatud.

Konstruktsioonifunktsioonide osas ei pea me vooluahela parameetrite määramiseks lisama kollektori ühiste omaduste komplekti.

Kõigi praktiliste rakenduste korral on ühise kollektori konfiguratsiooni väljundomadused täpsed, mis on omistatud ühise emitteri jaoks

Seetõttu saame selle lihtsalt kujundada, kasutades selleks kasutatavaid omadusi ühise kiirgaja võrk .

Iga ühise kollektori konfiguratsiooni jaoks joonistatakse väljundi omadused I abil ON vs V saadaoleva I jaoks B väärtuste vahemik.

See tähendab, et nii ühisemitteril kui ka kollektoril on sisendvoolu väärtused identsed.

Ühise kollektori horisontaaltelje saavutamiseks peame lihtsalt muutma kollektori-emitteri pinge polaarsust ühise emitteri omadustes.

Lõpuks näete, et tavalise emitteri I vertikaalses skaalas pole peaaegu mingit erinevust C , kui see on asendatud I-ga ON ühise kollektori omadustes, (alates ∝ ≅ 1).

Sisendpoole kujundamisel saame oluliste andmete saamiseks rakendada ühise emitteri baasi omadusi.

Toimimispiirid

Mis tahes BJT puhul viitavad tööpiirid tööpiirkonnale selle omaduste lõikes, mis näitavad selle maksimaalset talutavat vahemikku ja punkti, kus transistor saab töötada minimaalsete moonutustega.

Järgmine pilt näitab, kuidas seda BJT omaduste jaoks määratletakse.

kõver, mis näitab tööpiire BJT-s

Need toimimispiirangud leiate ka kõigilt transistori andmelehtedelt.

Mõned neist tööpiirangutest on kergesti mõistetavad, näiteks teame, mis on kollektori maksimaalne vool (viidatud kui pidev kollektori vool andmelehtedel) ja kollektori ja emitteri maksimaalne pinge (tavaliselt lühendatult V tegevdirektor andmelehtedes).

Ülaltoodud graafikul näidatud BJT näite jaoks leiame I C (max) on määratud 50 mA ja V tegevdirektor kui 20 V.

Püstjoon, mis on tähistatud tähega V EÜ (küla) tunnusel on minimaalne V SEE mida saab rakendada mittelineaarse piirkonna ületamiseta, tähistatud nimega „küllastuspiirkond“.

V EÜ (küla) BJT-de jaoks määratletud väärtus on tavaliselt umbes 0,3 V.

Suurim võimalik hajumistase arvutatakse järgmise valemi abil:

Ülaltoodud iseloomulikul pildil on BJT eeldatav kollektori võimsuse hajumine näidatud kui 300 mW.

Nüüd on küsimus, milline on meetod, mille abil saame koostada kollektori võimsuse hajumise kõvera, mis on määratletud järgmiste spetsifikatsioonidega:

ON

See tähendab, et V SEE ja mina C peab olema võrdne 300 mW omaduste mis tahes punktis.

Kui arvan, et mina C maksimaalne väärtus on 50mA, selle asendamine ülaltoodud võrrandis annab meile järgmised tulemused:

Ülaltoodud tulemused ütlevad meile, et kui ma C = 50mA, siis V SEE on 6 V võimsuse hajumise kõveral, nagu on näidatud joonisel 3.22.

Kui nüüd valime V SEE kõrgeima väärtusega 20V, siis I C tase on järgmine:

See loob võimsuskõvera teise punkti.

Kui valime I taseme C umbes keskel, ütleme 25 mA juures, ja rakendage seda tulemuse V tasemel SEE , siis saame järgmise lahenduse:

Sama on tõestatud ka joonisel 3.22.

Selgitatud kolme punkti saab tõhusalt kasutada tegeliku kõvera ligikaudse väärtuse saamiseks. Kahtlemata saame hindamiseks kasutada rohkem punkte ja saada veelgi paremat täpsust, kuid ligikaudne saab enamiku rakenduste jaoks lihtsalt piisav.

Piirkond, mida on näha allpool I C = Mina tegevdirektor nimetatakse eraldatud piirkond . Sellesse piirkonda ei tohi jõuda, et tagada BJT moonutustevaba töö.

Andmelehe viide

Näete paljusid andmelehti, mis pakuvad ainult I-d CBO väärtus. Sellistes olukordades saame rakendada valemit

Mina Tegevjuht = βI CBO. See aitab meil saada ligilähedast arusaama piirväärtusest iseloomulike kõverate puudumisel.

Juhul, kui te ei pääse antud andmelehelt iseloomulike kõverate juurde, võib teil olla hädavajalik kinnitada, et I väärtused C, V SEE ja nende toode V SEE x I C jäävad järgmises täpsustatud vahemikku Eq 3,17.

Kokkuvõte

Tavaline kollektor on hästi tuntud transistori (BJT) konfiguratsioon ülejäänud kolme põhilise vahel ja seda kasutatakse alati, kui transistor peab olema puhverrežiimis või pingepuhvrina.

Kuidas ühendada ühine kollektorivõimendi

Selles konfiguratsioonis on transistori alus sisestatud päästiku toiteallika vastuvõtmiseks juhtmega ühendatud, väljundina on ühendatud emitteri juhe ja kollektor on ühendatud positiivse toiteallikaga, nii et kollektorist saab ühine klemm kogu baasi päästiku toiteallikas Vbb ja tegelik Vdd positiivne pakkumine.

See ühine seos annab sellele nime kui tavaline koguja.

Üldist kollektori BJT konfiguratsiooni nimetatakse emitteri järgija vooluringiks sel lihtsal põhjusel, et emitteri pinge järgib baaspinget maapinna suhtes, see tähendab, et emitteri juhe käivitab pinge ainult siis, kui baaspinge suudab ületada 0,6 V märk.

Seega, kui näiteks baaspinge on 6 V, siis on emitteri pinge 5,4 V, kuna emitter peab andma transistori juhtimiseks baaspingele 0,6 V languse või võimenduse ja sellest ka emitteri järgija.

Lihtsamalt öeldes on emitteri pinge alati väiksem kui umbes 0,6 V kui baaspinge, sest kui seda eelpingestatud langust ei säilitata, ei toimi transistor kunagi. Mis omakorda tähendab, et emitteri klemmi ei saa pinget ilmuda, seetõttu järgib emitteri pinge pidevalt baaspinget, reguleerides ennast umbes -0,6 V erinevusega.

Kuidas emitteri järgija töötab

Oletame, et kasutame BJT aluses 0,6 V ühises kollektorahelas. See tekitab emitteris nullpinge, kuna transistor pole lihtsalt täielikult juhtivas olekus.

Oletame, et see pinge suureneb aeglaselt 1 V-ni, see võib võimaldada emitteri juhtmel toota pinget, mis võib olla umbes 0,4 V, sarnaselt sellele, kui seda baaspinget suurendatakse 1,6 V-ni, paneb emitter järgima umbes 1 V ... . see näitab, kuidas emitter jälgib pidevalt baasi erinevusega umbes 0,6 V, mis on mis tahes BJT tüüpiline või optimaalne eelpingestamise tase.

Ühisel kollektortransistori vooluringil on ühtse pinge võimendus, mis tähendab, et selle konfiguratsiooni pingetõus pole liiga muljetavaldav, pigem lihtsalt sisendiga võrdne.

Matemaatiliselt võib ülaltoodut väljendada järgmiselt:

{A_mathrm {v}} = {v_mathrm {out} üle v_mathrm {sisse}} umbes 1

Emitri järgija ahela PNP versioon, kõik polaarsused on vastupidised.

Isegi väikseimad ühise kollektortransistori aluse pinge kõrvalekalded dubleeritakse üle emitteri juhtme, mis sõltub teatud määral transistori võimendusest (Hfe) ja kinnitatud koormuse takistusest).

Selle vooluahela peamine eelis on selle kõrge sisendtakistuse funktsioon, mis võimaldab vooluahelal töötada tõhusalt olenemata sisendvoolust või koormustakistusest, mis tähendab, et isegi tohutu koormusega saab efektiivselt töötada minimaalse vooluga sisenditega.

Sellepärast kasutatakse puhvrina tavalist kollektorit, mis tähendab etappi, mis integreerib tõhusalt suure nõrkusega vooluallikatest suhteliselt nõrga vooluallika abil (näiteks TTL või Arduino allikas)

Suurt sisendtakistust väljendatakse valemiga:

r_mathrm {in} umbes beeta_0 R_mathrm {E}

ja väike väljundtakistus, nii et see suudab juhtida madala takistusega koormusi:

r_mathrm {out} umbes {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {source} üle beta_0}

Praktiliselt nähes võib emitteritakisti olla oluliselt suurem ja seetõttu võib seda ülaltoodud valemis ignoreerida, mis annab meile lõpuks seose:

r_mathrm {out} umbes {R_mathrm {source} üle beta_0}

Praegune kasu

Voolutugevus ühise kollektori transistori konfiguratsiooni jaoks on kõrge, kuna positiivse liiniga otse ühendatud kollektor suudab emitteri juhtme kaudu kogu vajaliku vooluhulga kinnitatud koormusele edastada.

Seega, kui te ei tea, kui palju voolu kiirgaja jälgija suudaks koormusele anda, võite olla kindel, et see pole probleem, kuna koormust juhitakse alati selle konfiguratsiooni optimaalse vooluga.

Näide BJT Common kollektori rakendusahelatest

Mõned klassikalised näited emitterijälgijast või tavalistest kollektortransistori rakendusahelatest võib näha järgmistes näidetes.

100 amprit muutuva pingega toiteallikat

Alalisvoolu mobiiltelefoni laadija vooluring, kasutades ühte transistorit

Ühe transistori suure vooluga akulaadija ahel




Eelmine: Koodiga Arduino 3-faasiline inverter Järgmine: Kuidas transistori (BJT) ahelaid tõrkeotsinguks saada