Colector común, Circuito básico, Aplicaciones, Características



En electrónica, un amplificador de colector común es uno de los tres amplificador de transistor de unión bipolar de una sola etapa topologías básicas, que se utiliza típicamente como un tampón de tensión. En este circuito, el terminal de base del transistor sirve como la entrada, el emisor es la salida, y el colector es común a ambos, de ahí su nombre. El circuito de transistor de efecto de campo análogo es el amplificador común de drenaje.

Circuito básico

El circuito puede ser explicado mediante la visualización del transistor como estar bajo el control de retroalimentación negativa. Desde este punto de vista, una etapa de colector común es un amplificador con plena retroalimentación negativa series. En esta configuración, la tensión de salida VOUT toda contrario y se coloca en serie con la tensión de entrada VIN. Por lo tanto los dos voltajes se restan de acuerdo con KVL y su diferencia Vdif = VIN - VOUT se aplica a la unión base-emisor. El transistor supervisa continuamente Vdif y ajusta su tensión de emisor casi igual a la tensión de entrada que pasa por el colector de acuerdo corriente a través de la resistencia de emisor RE. Como resultado, la tensión de salida sigue las variaciones de entrada de tensión de VBEO hasta V , de ahí el nombre, el seguidor de emisor. Intuitivamente, este comportamiento puede ser también entendido por darse cuenta de que la tensión de base-emisor en el transistor bipolar es muy insensible a los cambios de polarización, por lo que cualquier cambio en la tensión de base se transmite directamente al emisor. Depende ligeramente en diversas perturbaciones desde el transistor reacciona a estas perturbaciones y restaura el equilibrio. Nunca se satura, incluso si la tensión de entrada alcanza el carril positivo.

El circuito de colector común se puede demostrar matemáticamente para tener una ganancia de tensión de cerca de la unidad:

Un cambio pequeño voltaje en el terminal de entrada se replicará en la salida. Este circuito es útil porque tiene una gran impedancia de entrada, por lo que no se carga hacia abajo el circuito anterior:

y una pequeña impedancia de salida, por lo que puede manejar cargas de baja resistencia:

Típicamente, la resistencia del emisor es significativamente más grande y puede ser removido de la ecuación:

Aplicaciones

La baja impedancia de salida permite que una fuente con una gran impedancia de salida para conducir una pequeña impedancia de carga, sino que funciona como un tampón de tensión. En otras palabras, el circuito tiene ganancia de corriente en lugar de la ganancia de voltaje. Un pequeño cambio en los resultados actuales de entrada en mucho más grande el cambio en la corriente de salida suministrada a la carga de salida.

Un aspecto de la acción tampón es la transformación de impedancias. Por ejemplo, la resistencia Thvenin de una combinación de un seguidor de voltaje conducido por una fuente de tensión de alta resistencia de Thevenin se reduce a sólo la resistencia de salida del seguidor de tensión. Esta reducción hace que la resistencia a la combinación de una fuente de tensión más ideal. A la inversa, un seguidor de tensión insertado entre una pequeña resistencia de carga y una etapa de conducción presenta una gran carga a la conducción etapa-una ventaja en el acoplamiento de una señal de tensión para una carga pequeña.

Esta configuración se utiliza comúnmente en las etapas de salida de los amplificadores de clase AB de clase B y. El circuito de base se modifica para operar el transistor en el modo de clase AB-B o. En la clase, el modo A, se utiliza a veces una fuente de corriente activa en lugar de volver a mejorar la linealidad y/o eficiencia.

Características

En las frecuencias bajas y el uso de un modelo híbrido-pi simplificada, las siguientes características de pequeña señal se pueden derivar.

¿Dónde está la resistencia de la fuente equivalente Thvenin.

Derivaciones

La figura 5 muestra un modelo híbrido-pi de baja frecuencia para el circuito de la figura 3 - Usando la ley de Ohm diversas corrientes se han determinado y estos resultados se muestra en el diagrama. Aplicando la ley de Kirchhoff en el emisor se encuentra:

Defina los siguientes valores de resistencia:

Entonces términos de la recogida de la ganancia de tensión se encuentra como:

A partir de este resultado, la ganancia se aproxima a la unidad si la relación de la resistencia en el denominador es pequeño. Esta proporción disminuye con mayores valores de ganancia de corriente y con valles más grandes de. La resistencia de entrada se encuentra como:

La resistencia de salida del transistor normalmente es grande en comparación con la carga y por lo tanto domina. A partir de este resultado, la resistencia de entrada del amplificador es mucho más grande que la resistencia de carga de salida para la gran ganancia de corriente. Es decir, colocar el amplificador entre la carga y la fuente presenta una carga menor a la fuente de que el acoplamiento directo a, lo que se traduce en menos atenuación de la señal en la impedancia de la fuente, como consecuencia de la división de tensión.

La figura 6 muestra el circuito de pequeña señal de la Figura 5 con la entrada en cortocircuito y una corriente de prueba colocado en su salida. La resistencia de salida se encuentra el uso de este circuito como:

Usando la ley de Ohm, se han encontrado diversas corrientes, como se indica en el diagrama. La recogida de los términos de la corriente de base, la corriente de base se encuentra como:

donde se define anteriormente. Con este valor de corriente de base, la ley de Ohm establece que:

Sustituyendo la corriente de base, y la recolección de términos,

donde | | denota una conexión en paralelo y se define anteriormente. Debido a que generalmente es una pequeña resistencia cuando la ganancia de corriente es grande, domina la impedancia de salida que por lo tanto también es pequeña. Una pequeña impedancia de salida significa la combinación en serie de la fuente de tensión original y el seguidor de tensión presenta una fuente de tensión Thvenin con una menor resistencia Thvenin en su nodo de salida, es decir, la combinación de la fuente de tensión con el seguidor de tensión hace que una fuente de tensión más ideal que la original.