افزایش ولتاژ یک تقویت کننده جمع کننده مشترک چیست؟

در قلمرو مدارهای الکترونیکی ، تقویت کننده جمع کننده مشترک ، که به عنوان emitter - پیرو نیز شناخته می شود ، یک ساختمان اساسی با ویژگی های منحصر به فرد است. به عنوان یک تأمین کننده ترانزیستور قابل اعتماد ، اغلب در مورد افزایش ولتاژ یک تقویت کننده جمع کننده مشترک سؤال می شود. در این وبلاگ ، ما به این موضوع عمیق خواهیم پرداخت و بررسی خواهیم کرد که ولتاژ سود چیست ، چگونه برای یک تقویت کننده جمع کننده مشترک و اهمیت آن در کاربردهای عملی محاسبه می شود.

درک سود ولتاژ

قبل از اینکه به طور خاص در مورد افزایش ولتاژ یک تقویت کننده مشترک - جمع کننده بحث کنیم ، ابتدا درک کنیم که افزایش ولتاژ به طور کلی به چه معناست. افزایش ولتاژ اندازه گیری میزان تقویت کننده می تواند دامنه سیگنال ولتاژ ورودی را افزایش دهد. این به عنوان نسبت ولتاژ خروجی ($ v_ {out} $) به ولتاژ ورودی ($ v_ {in} $) تعریف شده است ، و معمولاً با نماد $ a_v $ مشخص می شود. از نظر ریاضی ، می توان آن را بیان کرد:

[a_v = \ frac {v_ {out}} {v_ {in}}]

افزایش ولتاژ بیشتر از 1 نشان می دهد که تقویت کننده دامنه ولتاژ سیگنال ورودی را افزایش می دهد ، در حالی که افزایش کمتر از 1 به معنای ولتاژ خروجی از ولتاژ ورودی است. افزایش 1 به این معنی است که ولتاژ خروجی برابر با ولتاژ ورودی است.

پیکربندی تقویت کننده جمع کننده مشترک

تقویت کننده جمع کننده مشترک نوعی مدار ترانزیستور اتصال دو قطبی (BJT) است. در این پیکربندی ، ترمینال جمع کننده ترانزیستور به یک نقطه مرجع مشترک ، به طور معمول زمین یا ولتاژ منبع تغذیه ثابت متصل می شود. سیگنال ورودی به ترمینال پایه اعمال می شود و خروجی از ترمینال Emitter گرفته می شود.

مزیت اصلی تقویت کننده مشترک - کلکسیونر ، امپدانس ورودی بالا و امپدانس خروجی کم است. این امر باعث می شود که برای تطبیق امپدانس بین مراحل مختلف یک مدار الکترونیکی و همچنین برای برنامه های بافر که در آن یک منبع امپدانس بالا نیاز به ایجاد بار امپدانس کم دارد ، مفید باشد.

محاسبه افزایش ولتاژ یک تقویت کننده جمع کننده مشترک

برای محاسبه افزایش ولتاژ یک تقویت کننده جمع کننده مشترک ، ما باید با استفاده از اصول اساسی ترانزیستور ، مدار را تجزیه و تحلیل کنیم. بیایید یک مدار تقویت کننده مشترک - جمع کننده با BJT را در نظر بگیریم. مدار معادل سیگنال کوچک از تقویت کننده جمع کننده مشترک می تواند برای این تجزیه و تحلیل استفاده شود.

ولتاژ ورودی $ v_ {in} $ مربوط به پایه است - ولتاژ emitter $ v_ {be} $ و ولتاژ خروجی $ v_ {out} $ (که ولتاژ emitter است) توسط روابط زیر. پایه فعلی $ i_b $ و emitter فعلی $ i_e $ با $ i_e = (1 + \ beta) i_b $ مرتبط است ، جایی که $ \ beta $ سود فعلی ترانزیستور است.

ولتاژ خروجی $ v_ {out} = i_er_e $ ، جایی که $ r_e $ مقاومت Emitter است. ولتاژ ورودی $ v_ {in} = v_ {be}+v_ {out} $.

برای تجزیه و تحلیل سیگنال کوچک ، فرض می کنیم که ولتاژ پایه - emitter $ v_ {be} $ تقریباً ثابت است (حدود 0.7 ولت برای یک BJT سیلیکون در منطقه فعال). افزایش ولتاژ سیگنال کوچک $ a_v $ را می توان به شرح زیر بدست آورد:

ما می دانیم که $ v_ {in} = v_ {be}+v_ {out} $ ، و از آنجا که $ v_ {be} $ در مقایسه با $ v_ {out} $ در رژیم کوچک - سیگنال نسبتاً ناچیز است ، می توانیم ولتاژ را تقریب دهیم:

[a_v = \ frac {v_ {out}} {v_ {in}} \ تقریبی \ frac {v_ {out}} {v_ {out}+v_ {be}} \ تقریبی 1]

در یک تجزیه و تحلیل دقیق تر ، با توجه به مدار معادل سیگنال کوچک با مقاومت ورودی ترانزیستور $ r _ {\ pi} = \ frac {\ beta v_t {i_c} $ ، جایی که $ v_t = kt/q \ mv $ در دمای اتاق و $ i_c $ جریان جمع آوری است.

سود ولتاژ کوچک - سیگنال $ a_v $ توسط:

[a_v = \ frac {(1 + \ beta) r_e} {r _ {\ pi} + (1 + \ beta) r_e}]

از آنجا که $ \ beta $ به طور معمول بزرگ است (به عنوان مثال ، 100 - 300 برای یک BJT مشترک) ، و $ (1+ \ beta) r_e \ gg r _ {\ pi} $ ، ولتاژ $ a_v $ نزدیک به 1 است. در واقع ، برای بیشتر اهداف عملی ، می توان گفت که تقریباً 1 ولتاژ افزایش یافته است.

اهمیت افزایش ولتاژ در کاربردهای عملی

این واقعیت که افزایش ولتاژ یک تقویت کننده جمع کننده مشترک تقریباً 1 است ممکن است در نگاه اول بی نظیر به نظر برسد. با این حال ، ارزش آن در جنبه های دیگر نهفته است.

تطبیق امپدانس

همانطور که قبلاً ذکر شد ، تقویت کننده جمع کننده مشترک دارای امپدانس ورودی بالا و امپدانس خروجی کم است. این امر آن را برای تطبیق امپدانس ایده آل می کند. به عنوان مثال ، در یک گیرنده رادیویی ، آنتن امپدانس بالایی دارد و مراحل بعدی گیرنده ممکن است امپدانس کم داشته باشد. با استفاده از یک تقویت کننده جمع کننده مشترک به عنوان یک بافر بین آنتن و مراحل گیرنده ، می توانیم به دلیل عدم تطابق امپدانس ، سیگنال را به طور موثر بدون از دست دادن قابل توجهی منتقل کنیم.

بافنده

در یک سیستم تقویت کننده چند مرحله ای ، یک تقویت کننده جمع کننده مشترک می تواند به عنوان یک مرحله بافر استفاده شود. مرحله بافر یک مرحله از مرحله دیگر را جدا می کند و از اثر بارگذاری مرحله بعدی در مرحله قبلی جلوگیری می کند. از آنجا که افزایش ولتاژ نزدیک به 1 است ، دامنه سیگنال تقریباً یکسان است ، اما ویژگی های امپدانس برای اطمینان از انتقال مناسب سیگنال تنظیم می شوند.

ترانزیستورهای ما برای برنامه های تقویت کننده جمع کننده مشترک -

به عنوان یک تأمین کننده ترانزیستور ، ما طیف گسترده ای از ترانزیستورهای مناسب برای مدارهای تقویت کننده جمع کننده را ارائه می دهیم. ترانزیستورهای ما برای اطمینان از عملکرد و قابلیت اطمینان بالا با دقت انتخاب و آزمایش می شوند. این که آیا شما به یک ترانزیستور بالا - $ \ beta $ برای یک برنامه بالا - افزایش یا یک ترانزیستور نویز کم برای یک مدار حساس نیاز دارید ، ما محصول مناسبی را برای شما داریم.

شما می توانید ما را کشف کنیدترانزیستورخط تولید برای یافتن مناسب ترین ترانزیستور برای طراحی تقویت کننده مشترک - جمع کننده. ترانزیستورهای ما در بسته ها و مشخصات مختلف برای برآورده کردن نیازهای مختلف طراحی در دسترس هستند.

پایان

در نتیجه ، افزایش ولتاژ یک تقویت کننده جمع کننده مشترک تقریباً 1 است که ممکن است از نظر تقویت ولتاژ یک مقدار کوچک به نظر برسد. با این حال ، مقدار واقعی آن در امپدانس ورودی بالا و امپدانس کم تولید است که باعث می شود آن را برای برنامه های تطبیق و بافر امپدانس بسیار مفید کند.

اگر در حال کار بر روی پروژه ای هستید که نیاز به تقویت کننده های جمع کننده و نیاز به ترانزیستورهای با کیفیت بالا دارد ، ما در اینجا برای کمک به آن هستیم. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد محصولات ما با ما تماس بگیرید و برای شروع مذاکره تهیه. ما مشتاقانه منتظر هستیم تا بهترین راه حل های ترانزیستور را برای طراحی مدار الکترونیکی خود در اختیار شما قرار دهیم.

منابع

1. Sedra ، Adel S. ، and Kenneth C. Smith. "مدارهای میکروالکترونیک." انتشارات دانشگاه آکسفورد ، 2015.
2. Boylestad ، Robert L. و Louis Nashelsky. "دستگاه های الکترونیکی و نظریه مدار." پیرسون ، 2018.