„Transistor“ kolektorius

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





BJT bendras kolektoriaus stiprintuvas yra grandinė, kurioje kolektorius ir BJT pagrindas turi bendrą įvesties šaltinį, taigi ir bendras kolektorius.

Ankstesniuose straipsniuose mes sužinojome kitas dvi tranzistorių konfigūracijas, būtent bendro pagrindo ir paprastasis skleidėjas .



Šiame straipsnyje aptariame trečiąjį ir paskutinį dizainą, kuris vadinamas bendro kolektoriaus konfigūracija arba alternatyviai jis taip pat žinomas skleidėjas-sekėjas.

Šios konfigūracijos vaizdas parodytas žemiau, naudojant standartines srovės srauto kryptis ir įtampos žymes:



kolektoriaus konfigūracija su standartinėmis srovės krypties ir įtampos žymomis

Pagrindinis bendro kolektoriaus stiprintuvo bruožas

Pagrindinė BJT kolektorių konfigūracijos naudojimo ypatybė ir paskirtis yra impedanso atitikimas .

Taip yra dėl to, kad šiai konfigūracijai būdinga didelė įėjimo varža ir maža išėjimo varža.

Ši funkcija iš tikrųjų yra priešinga kitų dviejų analogų, pagrįstų bendro emiterio konfigūracijomis.

Kaip veikia įprastas kolektoriaus stiprintuvas

bendra kolektoriaus konfigūracija

Iš aukščiau pateikto paveikslo galime pamatyti, kad apkrova čia pritvirtinta tranzistoriaus emiterio kaiščiu, o kolektorius yra sujungtas su bendra nuoroda pagrindo (įvesties) atžvilgiu.

Reiškia, kolektorius yra bendras tiek įėjimo, tiek išėjimo apkrovai. Kitaip tariant, tiek tiekimas į bazę ir kolektorius turi bendrą poliškumą. Čia bazė tampa įvestimi, o spinduolis - išvestimi.

Įdomu būtų pastebėti, kad nors konfigūracija panaši į mūsų ankstesnę „common-emitter“ konfigūraciją, kolektorių galima pamatyti prijungtą prie „Common Source“.

Kalbant apie konstrukcijos ypatybes, mes neturime įtraukti bendrų kolektorių charakteristikų rinkinio nustatydami grandinės parametrus.

Visiems praktiniams atvejams bendro kolektoriaus konfigūracijos išvesties charakteristikos bus tikslios, kaip priskirta bendram spinduoliui

Tačiau mes galime jį paprasčiausiai suprojektuoti naudodamiesi savybėmis, naudojamomis bendro spinduolio tinklas .

Kiekvienos bendros kolektoriaus konfigūracijos išvesties charakteristikos braižomos taikant I IS prieš V. EB už turimą I B vertybių diapazonas.

Tai reiškia, kad tiek bendrojo spinduolio, tiek ir kolektoriaus įėjimo srovės vertės yra identiškos.

Norint pasiekti horizontalią kolektoriaus ašį, mums tereikia pakeisti kolektoriaus-spinduolio įtampos poliškumą pagal bendrojo spinduolio charakteristikas.

Galiausiai pamatysite, kad vargu ar yra jokio paprastojo spinduolio I vertikaliosios skalės skirtumo C , jei tai pakeista su I IS bendro kolektoriaus charakteristikose (nuo ∝ ≅ 1).

Projektuodami įvesties pusę, mes galime pritaikyti pagrindinio spinduolio pagrindines charakteristikas, kad gautume esminius duomenis.

Veikimo ribos

Bet kurio BJT veikimo ribos nurodo veikimo sritį per jo charakteristikas, nurodančias jo didžiausią leistiną diapazoną ir tašką, kuriame tranzistorius gali dirbti su minimaliais iškraipymais.

Šiame paveikslėlyje parodyta, kaip tai apibrėžiama BJT charakteristikoms.

kreivė, rodanti veikimo ribas BJT

Šias veikimo ribas taip pat rasite visuose tranzistorių duomenų lapuose.

Keletas šių veikimo ribų yra lengvai suprantamos, pavyzdžiui, mes žinome, kokia yra didžiausia kolektoriaus srovė (vadinama nepertraukiamas kolektoriaus srovė duomenų lapuose) ir maksimali kolektoriaus-spinduolio įtampa (paprastai sutrumpinta kaip V Generalinis direktorius duomenų lapuose).

BJT pavyzdyje, parodytame aukščiau pateiktame grafike, randame I C (maks.) yra nurodytas kaip 50 mA ir V Generalinis direktorius kaip 20 V.

Vertikali linija, nubrėžta kaip V EB (kaimas) pagal charakteristiką rodo minimalų V TAI kurį galima įgyvendinti neperžengiant nelinijinio regiono, nurodyto pavadinimu „prisotinimo regionas“.

V EB (kaimas) nurodytas BJT, paprastai yra apie 0,3 V.

Didžiausias galimas išsklaidymo lygis apskaičiuojamas pagal šią formulę:

Aukščiau aprašytame paveikslėlyje manoma, kad BJT kolektoriaus galios išsisklaidymas parodytas kaip 300 mW.

Dabar kyla klausimas, koks yra metodas, kuriuo mes galime nubrėžti kolektoriaus galios išsisklaidymo kreivę, apibrėžtą šiomis specifikacijomis:

IS

Tai reiškia, kad V sandauga TAI ir aš C bet kurioje charakteristikų vietoje turi būti lygi 300mW.

Jei tarkime, aš C didžiausia vertė yra 50mA, pakeitus tai aukščiau pateiktoje lygtyje, gaunami šie rezultatai:

Pirmiau pateikti rezultatai mums sako, kad jei aš C = 50mA, tada V TAI bus 6 V galios išsklaidymo kreivėje, kaip įrodyta 3.22 pav.

Dabar jei pasirinksime V TAI kurio didžiausia vertė yra 20 V, tada aš C bus apskaičiuotas žemiau:

Tai nustato antrąjį galios kreivės tašką.

Dabar, jei pasirinksime I lygį C maždaug viduryje, tarkime, esant 25mA, ir pritaikykite jį gautam V lygiui TAI , tada gauname tokį sprendimą:

Tas pats įrodyta ir 3.22 pav.

3 paaiškintus taškus galima veiksmingai pritaikyti apytiksliai faktinės kreivės vertei gauti. Be abejo, mes galime panaudoti daugiau taškų skaičiui įvertinti ir gauti dar geresnį tikslumą, tačiau apytikslės vertės pakanka daugumai programų.

Plotas, kurį galima pamatyti žemiau I C = Aš Generalinis direktorius yra vadinamas atskirtas regionas . Šio regiono negalima pasiekti, kad BJT veiktų be iškraipymų.

Duomenų lapo nuoroda

Pamatysite daugybę duomenų lapų, kuriuose pateikiama tik aš CBO vertė. Tokiose situacijose galime pritaikyti formulę

Generalinis direktorius = βI CBO. Tai padės mums apytiksliai suprasti ribinį lygį, jei nėra būdingų kreivių.

Tais atvejais, kai negalite pasiekti charakteristikų kreivių iš nurodyto duomenų lapo, gali būti būtina patvirtinti, kad I C, V TAI ir jų produktas V. TAI x I C likti diapazone, kaip nurodyta toliau Eq 3.17.

Santrauka

Bendras kolektorius yra gerai žinoma tranzistorių (BJT) konfigūracija tarp kitų trijų pagrindinių ir yra naudojama, kai tranzistorius turi būti buferio režimu arba kaip įtampos buferis.

Kaip prijungti bendrą kolektoriaus stiprintuvą

Šioje konfigūracijoje tranzistoriaus pagrindas yra laidinis, kad gautų įvesties paleidimo šaltinį, emiterio laidas yra prijungtas kaip išvestis, o kolektorius yra prijungtas prie teigiamo tiekimo, kad kolektorius taptų bendru terminalu visame pagrindo paleidimo šaltinyje Vbb ir faktinis teigiamas Vdd tiekimas.

Šis bendras ryšys suteikia jam vardą kaip bendrą kolekcionierių.

Bendra kolektoriaus BJT konfigūracija taip pat vadinama emiterio sekėjo grandine dėl tos paprastos priežasties, kad emiterio įtampa atitinka bazinę įtampą, atsižvelgiant į žemę, o tai reiškia, kad emiterio laidas pradeda įtampą tik tada, kai bazinė įtampa gali kirsti 0,6 V ženklas.

Todėl, jei, pavyzdžiui, bazinė įtampa yra 6 V, tada emiterio įtampa bus 5,4 V, nes spinduolis turi suteikti 0,6 V bazinės įtampos kritimą arba svertą, kad tranzistorius galėtų veikti, taigi ir pavadinimą emitterio sekėjas.

Paprasčiau tariant, spinduolio įtampa visada bus mažesnė apie 0,6 V koeficientą nei bazinė įtampa, nes jei nebus išlaikytas šis šališkas kritimas, tranzistorius niekada neveiks. O tai savo ruožtu reiškia, kad emiterio gnybte negali atsirasti įtampa, todėl spinduolio įtampa nuolat seka bazinę įtampą, reguliuodama save maždaug -0,6 V skirtumu.

Kaip veikia Emiterio sekėjas

Tarkime, kad BJT pagrinde mes naudojame 0,6 V bendrą kolektoriaus grandinę. Tai sukels nulinę įtampą spinduolyje, nes tranzistorius tiesiog nėra visiškai laidus.

Tarkime, kad ši įtampa lėtai didėja iki 1 V, tai gali leisti emiterio laidui gaminti įtampą, kuri gali būti maždaug 0,4 V, panašiai kaip ši bazinė įtampa padidinta iki 1,6 V, emitentui teks maždaug iki 1 V ... . tai parodo, kaip spinduolis seka bazę maždaug 0,6 V skirtumu, kuris yra tipiškas arba optimalus bet kurio BJT šališkumo lygis.

Paprastoje kolektoriaus tranzistoriaus grandinėje bus vieningos įtampos padidėjimas, o tai reiškia, kad šios konfigūracijos įtampos padidėjimas nėra pernelyg įspūdingas, o tiesiog lygus įėjimui.

Matematiškai tai gali būti išreikšta taip:

{A_mathrm {v}} = {v_mathrm {out} per v_mathrm {in}} maždaug 1

Emiterio sekėjo grandinės PNP versija, visi poliškumai yra pakeisti.

Net mažiausi įtampos nuokrypiai bendro kolektoriaus tranzistoriaus pagrinde yra dubliuojami per emiterio laidą, kuris tam tikru mastu priklauso nuo tranzistoriaus stiprinimo (Hfe) ir prijungtos apkrovos varžos).

Pagrindinis šios grandinės privalumas yra didelės įėjimo varžos funkcija, leidžianti grandinei efektyviai veikti nepriklausomai nuo įėjimo srovės ar atsparumo apkrovai, o tai reiškia, kad net ir didžiules apkrovas galima efektyviai valdyti įėjimais, kurių srovė yra minimali.

Štai kodėl bendrasis kolektorius naudojamas kaip buferis, ty etapas, kuris efektyviai integruoja didelės apkrovos operacijas iš gana silpno srovės šaltinio (pvz., TTL ar Arduino šaltinis).

Didelė įėjimo varža išreikšta formule:

r_mathrm {in} apytiksliai beta_0 R_mathrm {E}

ir maža išėjimo varža, todėl ji gali valdyti mažo atsparumo apkrovas:

r_mathrm {out} apytiksliai {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {source} per beta_0}

Praktiškai matant, emiterinis rezistorius gali būti žymiai didesnis, todėl jo galima nepaisyti aukščiau pateiktoje formulėje, kuri galiausiai suteikia mums santykius:

r_mathrm {out} apytiksliai {R_mathrm {source} per beta_0}

Dabartinis pelnas

Didelis bendros kolektoriaus tranzistoriaus konfigūracijos srovės stiprinimas, nes kolektorius, tiesiogiai sujungtas su teigiama linija, per emiterio laidą gali perduoti visą reikiamą srovės kiekį pritvirtintai apkrovai.

Todėl, jei jums įdomu, kiek srovės spinduolio sekėjas galėtų suteikti apkrovai, būkite tikri, kad tai nebus problema, nes apkrova visada bus valdoma optimalia srove iš šios konfigūracijos.

„BJT Common“ kolektoriaus taikymo grandinių pavyzdys

Kai kurie klasikiniai spinduolių sekėjų arba įprastų kolektorių tranzistorių taikymo grandinių pavyzdžiai gali būti pateikti toliau pateiktuose pavyzdžiuose.

100 amperų kintamos įtampos maitinimo grandinė

Nuolatinės srovės mobiliojo telefono įkroviklio grandinė naudojant vieną tranzistorių

Vieno tranzistoriaus didelės srovės akumuliatoriaus įkroviklio grandinė




Pora: „Arduino“ 3 fazių keitiklio grandinė su kodu Kitas: Kaip teisingai pašalinti tranzistoriaus (BJT) grandines