Gemeinsame Kollektorverstärkerschaltung und ihre Anwendungen

Der Verstärker ist eine elektronische Schaltung, die zum Verstärken eines Spannungs- oder Stromsignals verwendet wird. Der Eingang für den Transistor ist eine Spannung oder ein Strom und der Ausgang ist eine verstärkte Form dieses Eingangssignals. Eine Verstärkerschaltung, die im Allgemeinen mit einem oder mehreren Transistoren ausgelegt ist, wird als Transistorverstärker bezeichnet. Der Transistor (BJT, FET) ist eine Hauptkomponente in einem Verstärkersystem. In diesem Artikel werden wir die Common-Collector-Verstärkerschaltung diskutieren.

Die Transistorverstärker werden am häufigsten in unseren täglichen Anwendungen verwendet, wie z. B. Audioverstärker, Hochfrequenz, Audio-Tuner, Glasfaserkommunikation , usw.

Allgemeine Grundlagen zu Kollektor- / Emitterfolger-Transistorverstärkern

Wie wir in unserem vorherigen Artikel besprochen haben, gibt es drei Transistorkonfigurationen die üblicherweise zur Signalverstärkung verwendet werden, d. h. gemeinsame Basis (CB), gemeinsamer Kollektor (CC) und gemeinsamer Emitter (CE).

Gute Transistorverstärker haben im Wesentlichen die folgenden Parameter: hohe Verstärkung, hohe Eingangsimpedanz, hohe Bandbreite, hohe Anstiegsrate, hohe Linearität, hoher Wirkungsgrad, hohe Stabilität usw.

In der Common Collector-Transistorkonfiguration verwenden wir den Kollektoranschluss als gemeinsam für Eingangs- und Ausgangssignale. Diese Konfiguration wird auch als Emitterfolgerkonfiguration bezeichnet, da die Emitterspannung der Basisspannung folgt. Die Emitterfolgerkonfiguration wird hauptsächlich als Spannungspuffer verwendet. Diese Konfigurationen werden aufgrund ihrer hohen Eingangsimpedanz häufig in Impedanzanpassungsanwendungen verwendet.

Übliche Kollektorverstärker weisen die folgenden Schaltungskonfigurationen auf.

• Das Eingangssignal tritt am Basisanschluss in den Transistor ein
• Das Eingangssignal verlässt den Transistor am Emitteranschluss
• Der Kollektor ist mit einer konstanten Spannung verbunden, d. H. Masse, manchmal mit einem dazwischenliegenden Widerstand

Eine einfache Common-Collector-Verstärkerschaltung ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Der Kollektorwiderstand Rc ist in vielen Anwendungen nicht erforderlich. Damit Arbeitstransistor als Verstärker sollte es sich im aktiven Bereich seiner Konfiguration befinden.

Gemeinsamer Kollektorverstärker oder Emitterfolgerschaltung

Dazu stellen wir den Ruhepunkt ein, der mit der Schaltung außerhalb des Transistors eingestellt werden muss, die Werte der Widerstände Rc und Rb und die Gleichspannungsquellen Vcc und Vbb wurden entsprechend gewählt.

Sobald die Ruhezustände der Schaltung berechnet wurden und festgestellt wurde, dass sich der BJT im vorwärtsaktiven Betriebsbereich befindet, werden die h-Parameter unten berechnet, um das Kleinsignalmodell des Transistors zu bilden.

Gemeinsame Eigenschaften des Kollektortransistorverstärkers

Der Lastwiderstand in dem gemeinsamen Kollektorverstärker, der in Reihe mit der Emitterschaltung geschaltet ist, empfängt sowohl den Basisstrom als auch die Kollektorströme.

Da der Emitter eines Transistors die Summe der Basis- und Kollektorströme ist, ist es vernünftig anzunehmen, dass dieser Verstärker eine sehr große Stromverstärkung aufweist, da sich Basis- und Kollektorströme immer addieren, um den Emitterstrom zu bilden.

Der Common-Collector-Verstärker hat eine ziemlich große Stromverstärkung, die größer ist als jede andere Transistorverstärkerkonfiguration. Die Eigenschaften des CC-Verstärkers wie unten erwähnt.

Die Leistung der Kleinsignalschaltung kann jetzt berechnet werden. Die Gesamtleistung der Schaltung ist die Summe aus Ruhe- und Kleinsignalleistung. Die AC-Modellschaltung ist unten dargestellt.

Wechselstrommodellierung eines gemeinsamen Kollektorverstärkers

Stromverstärkung

Die Stromverstärkung ist definiert als das Verhältnis des Laststroms zum Eingangsstrom.

Ai = il / ib = -ie / ib

Aus der h-Parameterschaltung kann bestimmt werden, dass die Emitter- und Basisströme durch die abhängige Stromquelle durch die Konstante hfe + 1 in Beziehung stehen. Die Stromverstärkung ist nur abhängig von den BJT-Eigenschaften und unabhängig von anderen Schaltungselementwerten. Sein Wert ist gegeben durch

Ai = hfe + 1

Eingangswiderstand

Der Eingangswiderstand ist gegeben durch

Dieses Ergebnis ist identisch mit dem für einen gemeinsamen Emitterverstärker mit einem Emitterwiderstand. Der Eingangswiderstand eines gemeinsamen Kollektorverstärkers ist für typische Werte des Lastwiderstands Re groß.

Spannungsverstärkung

Die Spannungsverstärkung ist das Verhältnis von Ausgangsspannung zu Eingangsspannung. Wenn die Eingangsspannung wieder als die Spannung am Eingang des Transistors angenommen wird, ist Vb.

Av = Vo / Vb

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

Ersetzen Sie jeden Begriff durch seinen entsprechenden Ausdruck

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

Die obige Gleichung ist etwas kleiner als die Einheit. Die Näherungsgleichung der Spannungsverstärkung ist gegeben durch

Die Gesamtspannungsverstärkung kann definiert werden als

Avs = Vo / Vs

Dieses Verhältnis kann direkt aus der Spannungsverstärkung Av und einer Spannungsteilung zwischen dem Quellenwiderstand Rs und dem Verstärkereingangswiderstand Ri abgeleitet werden

Nach dem Ersetzen geeigneter Gleichungen ist die Gesamtspannungsverstärkung gegeben durch

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

Ausgangswiderstand

Der Ausgangswiderstand ist definiert als der Thevenin-Widerstand am Ausgang des Verstärkers, der in den Verstärker zurückblickt. Die Schaltung ist unten gezeigt, das AC-Ersatzschaltbild zur Berechnung des Ausgangswiderstands.

Ausgangswiderstand des gemeinsamen Kollektorverstärkers Wechselstrom-Ersatzschaltbild

Wenn eine Spannung v an die Ausgangsanschlüsse angelegt wird, wird der Basisstrom gefunden

ib = -v / (Rb + hie)

Der in den BJT fließende Gesamtstrom ist gegeben durch

i = -ib-hfe.ib

Der Ausgangswiderstand wird berechnet als

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

Der Ausgangswiderstand für einen gemeinsamen Kollektortransistorverstärker ist typischerweise klein.

Anwendungen

• Dieser Verstärker wird als Impedanzanpassungsschaltung verwendet.
• Es wird als Schaltkreis verwendet.
• Die hohe Stromverstärkung in Kombination mit einer Spannungsverstärkung nahe der Einheit macht diese Schaltung zu einem großartigen Spannungspuffer
• Es wird auch zur Schaltungsisolation verwendet.

Dieser Artikel beschreibt die Funktionsweise der gemeinsamen Emitterverstärkerschaltung und ihre Anwendungen. Wenn Sie die obigen Informationen lesen, haben Sie eine Vorstellung von diesem Konzept.

Darüber hinaus alle Fragen zu diesem Artikel oder wenn Sie implementieren möchten Elektro- und Elektronikprojekte für Ingenieurstudenten Bitte zögern Sie nicht, im folgenden Abschnitt zu kommentieren. Hier ist die Frage für Sie, Was ist die Spannungsverstärkung eines gemeinsamen Kollektorverstärkers?