Vad är spänningsförstärkningen för en gemensam kollektorförstärkare?

Inom området för elektroniska kretsar är den vanliga samlarförstärkaren, även känd som Emitter - följare, en grundläggande byggsten med unika egenskaper. Som en betrodd transistorleverantör frågas jag ofta om spänningsförstärkningen för en gemensam kollektorförstärkare. I den här bloggen kommer vi att fördjupa djupt i detta ämne och utforska vad spänningsförstärkning är, hur den beräknas för en gemensam samlarförstärkare och dess betydelse i praktiska tillämpningar.

Förstå spänningsförstärkning

Innan vi specifikt diskuterar spänningsförstärkningen för en gemensam kollektorförstärkare, låt oss först förstå vad spänningsförstärkning i allmänhet. Spänningsförstärkning är ett mått på hur mycket en förstärkare kan öka amplituden för en ingångsspänningssignal. Det definieras som förhållandet mellan utgångsspänningen ($ v_ {out} $) och ingångsspänningen ($ v_ {in} $) och betecknas vanligtvis av symbolen $ a_v $. Matematiskt kan det uttryckas som:

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

En spänningsförstärkning större än 1 indikerar att förstärkaren ökar spänningsamplituden för insignalen, medan en förstärkning mindre än 1 betyder att utgångsspänningen är mindre än ingångsspänningen. En förstärkning av 1 innebär att utgångsspänningen är lika med ingångsspänningen.

Den vanliga samlarna förstärkarkonfiguration

En vanlig samlarförstärkare är en typ av bipolär korsningstransistor (BJT) förstärkarkrets. I denna konfiguration är samlarkanten för transistorn ansluten till en gemensam referenspunkt, vanligtvis marken eller en fast strömförsörjningsspänning. Ingångssignalen appliceras på basterminalen och utgången tas från emitterterminalen.

Den största fördelen med den vanliga samlarförstärkaren är dess höga ingångsimpedans och låg produktion. Detta gör det användbart för impedansmatchning mellan olika steg i en elektronisk krets, såväl som för buffringsapplikationer där en hög -impedanskälla måste driva en låg impedansbelastning.

Beräkna spänningsförstärkningen för en gemensam kollektorförstärkare

För att beräkna spänningsförstärkningen för en gemensam samlarförstärkare måste vi analysera kretsen med hjälp av grundläggande transistorprinciper. Låt oss överväga en enkel gemensam - samlarförstärkarkrets med en BJT. Den lilla signalekvivalenta kretsen för den vanliga samlarförstärkaren kan användas för denna analys.

Ingångsspänningen $ v_ {in} $ är relaterad till basen - emitterspänning $ v_ {be} $ och utgångsspänningen $ v_ {out} $ (som är emitterspänningen) med följande förhållanden. Basströmmen $ i_b $ och emitter nuvarande $ i_e $ är relaterade av $ i_e = (1 + \ beta) i_b $, där $ \ beta $ är transistorns nuvarande förstärkning.

Utgångsspänningen $ v_ {out} = i_er_e $, där $ r_e $ är emittermotståndet. Ingångsspänningen $ v_ {in} = v_ {be}+v_ {out} $.

För en liten signalanalys antar vi att basen - emitterspänning $ v_ {be} $ är ungefär konstant (cirka 0,7 V för en kisel BJT i ​​det aktiva området). Den lilla signalspänningsförstärkningen $ A_V $ kan härledas enligt följande:

Vi vet att $ v_ {in} = v_ {be}+v_ {out} $, och eftersom $ v_ {be} $ är relativt liten jämfört med $ v_ {out} $ i det lilla signalregimet kan vi ungefärliga spänningsförstärkningen som:

[A_v = \ frac {v_ {out}} {v_ {in}} \ ca

I en mer detaljerad analys, med tanke på den lilla signalekvivalenta kretsen med transistorns ingångsmotstånd $ r _ {\ pi} = \ frac {\ beta v_t} {i_c} $, där $ v_t = kt/q \ caSx26 \ mv $ vid rumstemperatur och $ i_c $ är collektorn.

Den lilla signalspänningsförstärkningen $ A_V $ ges av:

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

Eftersom $ \ beta $ typiskt är stort (t.ex. 100 - 300 för en gemensam BJT) och $ (1+ \ beta) r_e \ gg r _ {\ pi} $, är den gemensamma AM $ mycket nära 1. I själva verket är vi för de mest praktiska syftena, vi kan säga att spänningsvolden för en gemensamt samling är mycket nära 1. I själva verket är vi för de flesta praktiska syften, vi kan säga att spänningen för en gemensam collector är mycket nära 1. I själva verket, för de flesta praktiska syften.

Spänningsförstärkningens betydelse i praktiska tillämpningar

Det faktum att spänningsförstärkningen för en gemensam kollektorförstärkare är ungefär 1 kan verka otroligt vid första anblicken. Emellertid ligger dess värde i andra aspekter.

Impedansmatchning

Som nämnts tidigare har den vanliga samlarförstärkaren en hög inmatningsimpedans och en låg utgångsimpedans. Detta gör det idealiskt för impedansmatchning. Till exempel i en radiomottagare har antennen en hög impedans, och de efterföljande stegen på mottagaren kan ha en låg impedans. Genom att använda en gemensam kollektorförstärkare som en buffert mellan antennen och mottagarstegen kan vi överföra signalen effektivt utan betydande förlust på grund av impedansmatchning.

Buffert

I ett multi -scenförstärkarsystem kan en vanlig samlarförstärkare användas som ett buffertsteg. Ett buffertsteg isolerar ett steg från ett annat och förhindrar belastningseffekten av det efterföljande steget på det föregående. Eftersom spänningsförstärkningen är nära 1 förblir signalamplituden nästan densamma, men impedansegenskaperna justeras för att säkerställa korrekt signalöverföring.

Våra transistorer för Common - Collector Amplifier Applications

Som transistorleverantör erbjuder vi ett brett utbud av transistorer som är lämpliga för gemensamma kollektorförstärkarkretsar. Våra transistorer väljs noggrant och testas för att säkerställa hög prestanda och tillförlitlighet. Oavsett om du behöver en hög - $ \ beta $ transistor för en hög -förstärkning eller en lågbrustransistor för en känslig krets, har vi rätt produkt för dig.

Du kan utforska vårTransistorProduktlinje för att hitta de mest lämpliga transistorerna för din gemensamma Collector Amplifier -design. Våra transistorer finns i olika paket och specifikationer för att uppfylla olika designkrav.

Slutsats

Sammanfattningsvis är spänningsförstärkningen för en gemensam kollektorförstärkare ungefär 1, vilket kan verka som ett litet värde när det gäller spänningsförstärkning. Emellertid ligger dess verkliga värde i dess höga inmatningsimpedans och låg produktionsimpedans, vilket gör det extremt användbart för impedansmatchning och buffertapplikationer.

Om du arbetar med ett projekt som kräver vanliga samlarförstärkare och behöver högkvalitativa transistorer, är vi här för att hjälpa. Kontakta oss för mer information om våra produkter och för att starta en upphandlingsförhandling. Vi ser fram emot att ge dig de bästa transistorlösningarna för dina elektroniska kretskonstruktioner.

Referenser

1. Sedra, Adel S. och Kenneth C. Smith. "Mikroelektroniska kretsar." Oxford University Press, 2015.
2. Boylestad, Robert L. och Louis Nashelsky. "Elektroniska enheter och kretsteori." Pearson, 2018.