En BJT gemensam kollektorförstärkare är en krets där kollektorn och basen på BJT delar en gemensam ingångsförsörjning, därav namnet common collector.

I våra tidigare artiklar har vi lärt oss de andra två transistorkonfigurationerna, nämligen gemensam bas och den gemensam sändare .

“vad är en mycket vanlig typ av halvledarmaterial ”

I den här artikeln diskuterar vi den tredje och den sista designen som kallas gemensam-samlar-konfiguration eller alternativt är det också känt emitter-följare.

Bilden på denna konfiguration visas nedan med standardströmningsriktningar och spänningsnoteringar:

gemensam kollektorkonfiguration med standardströmriktning och spänningsnoteringar

Huvudfunktion för Common Collector-förstärkare

Huvudfunktionen och syftet med att använda en BJT gemensam samlarkonfiguration är impedansmatchning .

Detta beror på det faktum att denna konfiguration har en hög ingångsimpedans och en låg utgångsimpedans.

Denna funktion är faktiskt motsatsen till de andra två motsvarigheterna som är gemensamma och en gemensamma emitterkonfigurationer.

Hur Common Collector Amplifier fungerar

Från figuren ovan kan vi se att belastningen här är fäst med transistorns emitterstift och kollektorn är ansluten till en gemensam referens med avseende på basen (ingång).

Det betyder att kollektorn är gemensam för både ingången och utgångsbelastningen. Med andra ord delar leveransen till basen och samlaren båda den gemensamma polariteten. Här blir basen ingången och sändaren blir utgången.

Det skulle vara intressant att notera att, även om konfigurationen liknar vår tidigare common-emitter-konfiguration, kan samlaren ses bifogas med 'Common Source'.

När det gäller designfunktionerna behöver vi inte införliva uppsättningen gemensamma samlaregenskaper för att fastställa kretsparametrarna.

För alla praktiska implementeringar kommer utmatningsegenskaperna för en gemensam kollektorkonfiguration att vara exakta som de tillskrivs för den gemensamma emittern

Therfeore, vi kan helt enkelt designa det med hjälp av de egenskaper som används för common-emitter-nätverk .

För varje gemensam-kollektorkonfiguration ritas utmatningsegenskaperna genom att använda I ÄR mot V EG för den tillgängliga jag B värden.

Detta innebär att både common-emitter och common-collector har identiska ingångsströmvärden.

För att uppnå den horisontella axeln för en gemensam kollektor behöver vi bara ändra polariteten hos kollektor-emitterspänningen i en gemensam emitteregenskap.

Slutligen kommer du att se att det knappast finns någon skillnad i den vertikala skalan för en gemensam sändare C , om detta byts ut mot jag ÄR i gemensamma samlaregenskaper, (sedan ∝ ≅ 1).

Under utformningen av ingångssidan kan vi tillämpa de gemensamma emitterbasegenskaperna för att uppnå väsentliga data.

Driftgränser

För alla BJT hänvisar driftsgränserna till det operativa området över dess egenskaper som indikerar dess maximalt acceptabla intervall och den punkt där transistorn kan arbeta med minimala snedvridningar.

Följande bild visar hur detta definieras för BJT-egenskaper.

Du hittar även dessa gränser för drift på alla transistordatablad.

Några av dessa driftsgränser är lätt att förstå, till exempel vet vi vad som är maximal kollektorström (kallad kontinuerlig kollektorström i datablad) och maximal kollektor-till-emitterspänning (vanligtvis förkortad V vd i datablad).

För exemplet som BJT visade i ovanstående diagram, hittar vi I C (max) specificeras som 50 mA och V. vd som 20 V.

Den lodräta linjen ritad indikerad som V EC (by) på karakteristiken, uppvisar lägsta V DETTA som kan implementeras utan att korsa den icke-linjära regionen, indikerad med namnet 'mättnadsregion'.

V EC (by) specificerad för BJT är normalt cirka 0,3 V.

Den högsta möjliga avledningsnivån beräknas med följande formel:

I ovanstående karakteristiska bild visas den antagna BJT: s kollektoreffektförlust som 300mW.

Nu är frågan, vad är metoden genom vilken vi kan plotta kurvan för kollektorns effektförlust, definierad av följande specifikationer:

ÄR

Detta innebär att produkten av V DETTA och jag C måste vara lika med 300 mW, när som helst på egenskaperna.

Om antar jag C har ett maximivärde på 50mA, genom att ersätta detta i ovanstående ekvation får vi följande resultat:

Ovanstående resultat säger att om jag C = 50mA, sedan V DETTA kommer att vara 6V på effektförlustkurvan, vilket bevisats i figur 3.22.

Om vi väljer V nu DETTA med det högsta värdet 20V, sedan jag C nivå kommer att uppskattas nedan:

Detta etablerar den andra punkten över effektkurvan.

Om vi nu väljer en nivå av jag C runt mittvägen, låt oss säga vid 25mA, och applicera den på den resulterande nivån V DETTA , då får vi följande lösning:

Samma bevisas också i fig 3.22.

De 3 förklarade punkterna kan effektivt användas för att få ett ungefärligt värde av den faktiska kurvan. Utan tvekan kan vi använda mer antal poäng för uppskattningen och få ännu bättre noggrannhet, ändå blir en ungefärlig nog tillräckligt för de flesta applikationer.

Området som kan ses nedanför I C = Jag vd kallas avskurna regionen . Denna region får inte nås för att garantera en distorsionsfri funktion av BJT.

Databladreferens

Du kommer att se många datablad som bara innehåller I CBO värde. I sådana situationer kan vi tillämpa formeln

Jag VD = βI CBO. Detta hjälper oss att få en ungefärlig förståelse beträffande avskärningsnivån i avsaknad av de karakteristiska kurvorna.

I fall där du inte kan komma åt de karakteristiska kurvorna från ett visst datablad kan det vara absolut nödvändigt för dig att bekräfta att värdena på I C, V DETTA och deras produkt V DETTA x jag C förbli inom det intervall som anges i följande Ekv 3.17.

Sammanfattning

Den gemensamma kollektorn är en välkänd transistor (BJT) -konfiguration bland de andra tre grundläggande och används när en transistor måste vara i buffertläge eller som en spänningsbuffert.

Hur man ansluter en vanlig samlarförstärkare

I denna konfiguration är basen på transistorn ansluten för att ta emot ingångsutlösaren, emitterledningen är ansluten som utgången och kollektorn är ansluten till den positiva matningen, så att kollektorn blir en gemensam terminal över basutlösaren Vbb och det faktiska Vdd-positiva utbudet.

Denna gemensamma anslutning ger det namnet som gemensam samlare.

Den gemensamma kollektorns BJT-konfiguration kallas också emitterföljarkretsen på grund av den enkla anledningen att emitterspänningen följer basspänningen med referens till marken, vilket betyder att emitterledningen initierar en spänning endast när basspänningen kan korsa 0,6V märke.

Därför, om till exempel basspänningen är 6V, kommer emitterspänningen att vara 5,4V, eftersom emittern måste ge ett 0,6V fall eller hävstång till basspänningen för att möjliggöra för transistorn att leda, och därav namnet emitterföljare.

Enkelt uttryckt kommer emitterspänningen alltid att vara mindre med en faktor på cirka 0,6 V än basspänningen, för om inte detta förspänningsfall bibehålls kommer transistorn aldrig att leda. Vilket i sin tur innebär att ingen spänning kan uppträda vid emitterterminalen, därför följer emitterspänningen ständigt basspänningen och justerar sig själv med en skillnad på cirka -0,6V.

Hur Emitter Follower fungerar

Låt oss anta att vi applicerar 0,6V vid basen av en BJT i en gemensam kollektorkrets. Detta kommer att ge nollspänning vid sändaren, eftersom transistorn bara inte är helt i ledande tillstånd.

Antag nu att denna spänning långsamt ökar till 1V, detta kan tillåta att emitterledningen producerar en spänning som kan vara cirka 0,4V, på samma sätt som denna basspänning ökas till 1,6V kommer att göra att emittern följer upp till cirka 1V ... .detta visar hur sändaren fortsätter att följa basen med en skillnad på cirka 0,6V, vilket är den typiska eller optimala förspänningsnivån för alla BJT.

En vanlig kollektortransistorkrets uppvisar en enhetsspänning Förstärkning, vilket innebär att spänningsförstärkningen för denna konfiguration inte är för imponerande, snarare bara i nivå med ingången.

Matematiskt kan ovanstående uttryckas som:

${A_mathrm {v}} = {v_mathrm {ut} över v_mathrm {in}} ca 1$

PNP-version av emitterföljarkretsen, alla polariteter är omvända.

Till och med den minsta av spänningsavvikelserna vid basen av en gemensam kollektortransistor dupliceras över emitterledningen, vilket i viss mån är beroende av förstärkningen (Hfe) hos transistorn och motståndet för den anslutna belastningen).

Den största fördelen med denna krets är dess höga ingångsimpedansfunktion, som gör att kretsen kan prestera effektivt oavsett ingångsströmmen eller belastningsmotståndet, vilket innebär att även stora belastningar kan manövreras effektivt med ingångar med minimal ström.

Därför används en gemensam kollektor som buffert, vilket betyder ett steg som effektivt integrerar högbelastningsoperationer från en relativt svag strömkälla (exempelvis en TTL- eller Arduino-källa)

Den höga ingångsimpedansen uttrycks med formeln:

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

och den lilla utgångsimpedansen så att den kan driva belastningar med låg resistans:

$r_mathrm {ut} ungefär {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {source} över beta_0}$

Praktiskt sett kan emittermotståndet vara betydligt större och kan därför ignoreras i ovanstående formel, vilket slutligen ger oss förhållandet:

$r_mathrm {ut} ungefär {R_mathrm {källa} över beta_0}$

Nuvarande vinst

Strömförstärkningen för en gemensam kollektortransistorkonfiguration är hög, eftersom kollektorn som är direkt ansluten till den positiva ledningen kan leda hela den erforderliga strömmen till den anslutna belastningen via emitterledningen.

Därför, om du undrar hur mycket ström en emitterföljare skulle kunna ge lasten, var säker på att det inte kommer att vara ett problem eftersom belastningen alltid drivs med en optimal ström från denna konfiguration.