L'amplificatore è un circuito elettronico utilizzato per amplificare un segnale di tensione o corrente. L'ingresso per il transistor sarà una tensione o corrente e l'uscita sarà una forma amplificata di quel segnale di ingresso. Un circuito amplificatore è generalmente progettato con uno o più transistor è chiamato amplificatore a transistor. Il transistor (BJT, FET) è un componente importante in un sistema di amplificazione. In questo articolo, discuteremo del circuito dell'amplificatore a collettore comune.
Gli amplificatori a transistor sono più comunemente utilizzati nelle nostre applicazioni quotidiane come un amplificatore audio, radiofrequenza, sintonizzatori audio, Comunicazione in fibra ottica , eccetera.
Nozioni di base sull'amplificatore a transistor collettore / inseguitore di emettitore comune
Come abbiamo discusso nel nostro articolo precedente, ci sono tre configurazioni di transistor comunemente utilizzati per l'amplificazione del segnale, ad esempio base comune (CB), collettore comune (CC) e emettitore comune (CE).
I buoni amplificatori a transistor hanno essenzialmente i seguenti parametri alto guadagno, alta impedenza di ingresso, elevata larghezza di banda, alta velocità di variazione, alta linearità, alta efficienza, alta stabilità, ecc.
Nella configurazione del transistor Common Collector, utilizziamo il terminale del collettore come comune sia per i segnali di ingresso che di uscita. Questa configurazione è anche nota come configurazione inseguitore di emettitore perché la tensione dell'emettitore segue la tensione di base. La configurazione del follower dell'emettitore viene utilizzata principalmente come buffer di tensione. Queste configurazioni sono ampiamente utilizzate nelle applicazioni di adattamento dell'impedenza a causa della loro elevata impedenza di ingresso.
Gli amplificatori a collettore comune hanno le seguenti configurazioni di circuito.
- Il segnale di ingresso entra nel transistor al terminale di base
- Il segnale di ingresso esce dal transistor al terminale dell'emettitore
- Il collettore è collegato a una tensione costante, cioè a terra, a volte con un resistore intermedio
Un semplice circuito amplificatore a collettore comune è mostrato nella figura seguente. La resistenza del collettore Rc non è necessaria in molte applicazioni. In modo da transistor funziona come un amplificatore , dovrebbe trovarsi nella regione attiva della sua configurazione.
Amplificatore collettore comune o circuito inseguitore emettitore
Per questo impostiamo il punto di quiescenza da impostare con la circuiteria esterna al transistor, i valori dei resistori Rc e Rb, e le sorgenti di tensione DC, Vcc e Vbb, sono stati scelti di conseguenza.
Una volta calcolate le condizioni di quiescenza del circuito e determinato che il BJT si trova nella regione di funzionamento attiva in avanti, i parametri h vengono calcolati di seguito per formare il modello a piccolo segnale del transistor.
Caratteristiche dell'amplificatore a transistor a collettore comune
Il resistore di carico nell'amplificatore collettore comune posto in serie con il circuito emettitore riceve sia la corrente di base che le correnti del collettore.
Poiché l'emettitore di un transistor è la somma delle correnti di base e di collettore, poiché le correnti di base e di collettore si sommano sempre per formare la corrente dell'emettitore, sarebbe ragionevole presumere che questo amplificatore avrà un guadagno di corrente molto elevato.
L'amplificatore a collettore comune ha un guadagno di corrente piuttosto elevato, maggiore di qualsiasi altra configurazione di amplificatore a transistor. Le caratteristiche dell'amplificatore cc come indicato di seguito.
| Parametro | Caratteristiche |
| Guadagno di tensione | Zero |
| Guadagno attuale | Alto |
| Guadagno di potenza | medio |
| Relazione di fase di ingresso o uscita | Zero gradi |
| Resistenza d'ingresso | Alto |
| Resistenza di uscita | Basso |
È ora possibile calcolare le prestazioni del circuito a segnale piccolo. Le prestazioni totali del circuito sono la somma delle prestazioni di quiescenza e di piccoli segnali. Il circuito del modello CA è mostrato di seguito.
Modellazione CA di un amplificatore a collettore comune
Guadagno attuale
Il guadagno di corrente è definito come il rapporto tra la corrente di carico e la corrente di ingresso.
Ai = il / ib = -ie / ib
Dal circuito del parametro h, si può determinare che l'emettitore e le correnti di base sono correlate attraverso la sorgente di corrente dipendente dalla costante hfe + 1. Il guadagno di corrente dipende solo dalle caratteristiche BJT e indipendente da qualsiasi altro valore degli elementi del circuito. Il suo valore è dato da
Ai = hfe + 1
Resistenza in ingresso
La resistenza in ingresso è data da
Questo risultato è identico a quello di un comune amplificatore emettitore con una resistenza di emettitore. La resistenza di ingresso a un amplificatore collettore comune è grande per i valori tipici della resistenza di carico Re.
Guadagno di tensione
Il guadagno di tensione è il rapporto tra la tensione di uscita e la tensione di ingresso. Se la tensione di ingresso viene nuovamente considerata come la tensione all'ingresso del transistor, Vb.
Av = Vo / Vb
Av = (vo / il) (il / ib) (ib / vb)
Sostituendo ogni termine con la sua espressione equivalente
Av = (Re) (Ai) (1 / Ri)
L'equazione di cui sopra è leggermente inferiore all'unità. L'equazione di approssimazione del guadagno di tensione è data da
Il guadagno di tensione complessivo può essere definito come
Avs = Vo / Vs
Questo rapporto può essere derivato direttamente dal guadagno di tensione Av e da una divisione di tensione tra la resistenza sorgente Rs e la resistenza di ingresso dell'amplificatore Ri
Dopo le sostituzioni di equazioni appropriate, il guadagno di tensione complessivo è dato da
Avs = 1- (hie + Rb) / (Ri + Rb)
Resistenza in uscita
La resistenza di uscita è definita come la resistenza di Thevenin all'uscita dell'amplificatore che guarda indietro nell'amplificatore. Il circuito è mostrato di seguito, il circuito equivalente CA per calcolare la resistenza di uscita.
Circuito equivalente CA con resistenza di uscita dell'amplificatore a collettore comune
Se viene applicata una tensione v ai terminali di uscita, la corrente di base risulta essere
ib = -v / (Rb + hie)
La corrente totale che fluisce nel BJT è data da
i = -ib-hfe.ib
la resistenza di uscita è calcolata come
Ro = v / i = (Rb + hie) / (hfe + 1)
La resistenza di uscita per un comune amplificatore a transistor collettore è tipicamente piccola.
Applicazioni
- Questo amplificatore viene utilizzato come circuito di adattamento dell'impedenza.
- Viene utilizzato come circuito di commutazione.
- L'elevato guadagno di corrente combinato con un guadagno di tensione quasi unitario rende questo circuito un ottimo buffer di tensione
- Viene anche utilizzato per l'isolamento del circuito.
Questo articolo discute il funzionamento del circuito amplificatore emettitore comune e le sue applicazioni. Leggendo le informazioni di cui sopra hai un'idea di questo concetto.
Inoltre, qualsiasi domanda riguardante questo articolo o se si desidera implementare Progetti elettrici ed elettronici per studenti di ingegneria , non esitate a commentare nella sezione sottostante. Ecco la domanda per te, qual è il guadagno di tensione dell'amplificatore collettore comune?
