L’amplificador és un circuit electrònic que s’utilitza per amplificar un senyal de tensió o corrent. L'entrada del transistor serà de tensió o corrent i la sortida serà una forma amplificada d'aquest senyal d'entrada. Un circuit amplificador generalment es dissenya amb un o més transistors que s’anomena amplificador de transistors. El transistor (BJT, FET) és un component important en un sistema amplificador. En aquest article, parlarem del circuit amplificador de col·lector comú.
Els amplificadors de transistors s’utilitzen habitualment en el nostre dia a dia aplicacions com ara un amplificador d’àudio, radiofreqüència, sintonitzadors d’àudio, Comunicació de fibra òptica , Etc.
Fonaments bàsics de l’amplificador del transistor de seguidor comú / emissor
Com hem comentat en el nostre article anterior, n’hi ha tres configuracions de transistors que s'utilitzen habitualment per a l'amplificació del senyal, és a dir, base comuna (CB), col·lector comú (CC) i emissor comú (CE).
Els bons amplificadors de transistors tenen essencialment els següents paràmetres: guany elevat, impedància d’entrada elevada, amplada de banda elevada, elevada velocitat de rotació, alta linealitat, alta eficiència, alta estabilitat, etc.
A la configuració del transistor Common Collector, fem servir el terminal del col·lector com a comú tant per als senyals d’entrada com de sortida. Aquesta configuració també es coneix com a configuració de seguidor de l’emissor perquè la tensió de l’emissor segueix la tensió base. La configuració del seguidor de l'emissor s'utilitza principalment com a memòria intermèdia de tensió. Aquestes configuracions s’utilitzen àmpliament en aplicacions de concordança d’impedància a causa de la seva alta impedància d’entrada.
Els amplificadors de col·lectors habituals tenen les següents configuracions de circuits.
- El senyal d’entrada entra al transistor al terminal base
- El senyal d’entrada surt del transistor al terminal de l’emissor
- El col·lector està connectat a una tensió constant, és a dir, a terra, de vegades amb una resistència que intervé
A la figura següent es mostra un circuit amplificador simple de col·lector comú. La resistència del col·lector Rc no és necessària en moltes aplicacions. Per tal de transistor de treball com a amplificador , hauria d'estar a la regió activa de la seva configuració.
Circuit de seguidors d'amplificador o emissor comú
Per a això establim, cal establir el punt de repòs amb els circuits externs al transistor, els valors de les resistències Rc i Rb, i les fonts de voltatge de CC, Vcc i Vbb, han triat en conseqüència.
Un cop calculades les condicions de repòs del circuit i determinat que el BJT es troba a la regió de funcionament activa cap endavant, els paràmetres h es calculen a continuació per formar el model de senyal petit del transistor.
Característiques de l'amplificador de transistor de col·lector comú
La resistència de càrrega de l'amplificador de col·lector comú que es col·loca en sèrie amb el circuit emissor rep tant el corrent de base com els corrents del col·lector.
Atès que l’emissor d’un transistor és la suma de corrents de base i de col·lector, atès que els corrents de base i de col·lector sempre s’uneixen per formar el corrent de l’emissor, seria raonable suposar que aquest amplificador tindrà un guany de corrent molt gran.
L'amplificador de col·lector comú té un guany de corrent bastant gran, més gran que qualsevol altra configuració d'amplificador de transistor. Les característiques de l’amplificador de cc esmentades a continuació.
| Paràmetre | Característiques |
| Guany de tensió | Zero |
| Guany actual | Alt |
| Guany de potència | Mitjà |
| Relació de fase d’entrada o sortida | Grau zero |
| Resistència d'entrada | Alt |
| Resistència de sortida | baix |
Ara es pot calcular el rendiment del circuit de senyal petit. El rendiment total del circuit és la suma del rendiment de senyal petit i en repòs. A continuació es mostra el circuit del model de corrent altern.
Modelatge en CA d’amplificador de col·lecció comú
Guany actual
El guany de corrent es defineix com la proporció del corrent de càrrega amb el corrent d’entrada.
Ai = il / ib = -ie / ib
A partir del circuit del paràmetre h, es pot determinar que l'emissor i els corrents de base es relacionen a través de la font de corrent dependent per la constant hfe + 1. El guany actual només depèn de les característiques de BJT i és independent de qualsevol altre valor dels elements del circuit. El seu valor ve donat per
Ai = hfe + 1
Resistència d'entrada
La resistència d'entrada ve donada per
Aquest resultat és idèntic al d’un amplificador d’emissor comú amb resistència d’emissor. La resistència d'entrada a un amplificador de col·lector comú és gran per als valors típics de la resistència de càrrega Re.
Guany de tensió
El guany de tensió és la relació entre la tensió de sortida i la tensió d’entrada. Si el voltatge d'entrada es torna a considerar el voltatge a l'entrada del transistor, Vb.
Av = Vo / Vb
Av = (vo / il) (il / ib) (ib / vb)
Substitució de cada terme per la seva expressió equivalent
Av = (Re) (Ai) (1 / Ri)
L'equació anterior és una mica inferior a la unitat. L'equació d'aproximació del guany de tensió ve donada per
El guany de tensió global es pot definir com
Avs = Vo / Vs
Aquesta relació es pot derivar directament del guany de tensió Av, i una divisió de tensió entre la resistència de la font Rs i la resistència d'entrada de l'amplificador Ri
Després de les substitucions d’equacions adequades, el guany de tensió global ve donat per
Avs = 1- (hie + Rb) / (Ri + Rb)
Resistència de sortida
La resistència de sortida es defineix com la resistència de Thevenin a la sortida de l'amplificador que mira cap enrere cap a l'amplificador. A continuació es mostra el circuit, el circuit equivalent de CA per calcular la resistència de sortida.
Circuit equivalent de la resistència de sortida de l'amplificador de col·lector comú
Si s’aplica una tensió v als terminals de sortida, es determina que el corrent base és
ib = -v / (Rb + hie)
El corrent total que flueix al BJT ve donat per
i = -ib-hfe.ib
la resistència de sortida es calcula com
Ro = v / i = (Rb + hie) / (hfe + 1)
La resistència de sortida per a un amplificador de transistor de col·lector comú sol ser petita.
Aplicacions
- Aquest amplificador s’utilitza com a circuit de concordança d’impedància.
- S'utilitza com a circuit de commutació.
- El guany de corrent elevat combinat amb el guany de tensió de quasi unitat fa que aquest circuit sigui una gran memòria intermèdia
- També s’utilitza per aïllar circuits.
En aquest article es parla del funcionament del circuit d'amplificador d'emissor comú i de les seves aplicacions. En llegir la informació anterior teniu una idea sobre aquest concepte.
A més, qualsevol consulta sobre aquest article o si voleu implementar-la Projectes d'electricitat i electrònica per a estudiants d'enginyeria Si us plau, no dubteu a comentar a la secció següent. Aquí teniu la pregunta, Quin és el guany de tensió de l'amplificador de col·lector comú?
