Bộ khuếch đại cực thu chung BJT là một mạch trong đó bộ thu và đế của BJT chia sẻ nguồn cung cấp đầu vào chung, do đó có tên là bộ thu chung.

Trong các bài viết trước, chúng ta đã tìm hiểu hai cấu hình bóng bán dẫn khác, cụ thể là cơ sở, nền tảng chung và bộ phát chung .

“cách làm đèn đuôi tuần tự ”

Trong bài viết này, chúng tôi thảo luận về thiết kế thứ ba và thiết kế cuối cùng được gọi là cấu hình bộ thu chung hoặc cách khác, nó cũng được biết đến người theo dõi emitter.

Hình ảnh của cấu hình này được hiển thị bên dưới sử dụng các hướng dòng điện tiêu chuẩn và ký hiệu điện áp:

cấu hình bộ thu chung với ký hiệu điện áp và hướng dòng điện tiêu chuẩn

Tính năng chính của Bộ khuếch đại thu chung

Tính năng chính và mục đích của việc sử dụng cấu hình bộ thu chung BJT là trở kháng phù hợp .

Điều này là do cấu hình này sở hữu trở kháng đầu vào cao và trở kháng đầu ra thấp.

Tính năng này thực sự trái ngược với hai cấu hình common-base a common-emitter khác.

Cách hoạt động của Bộ khuếch đại thu gom chung

Từ hình trên, chúng ta có thể thấy rằng tải ở đây được gắn với chân cực phát của bóng bán dẫn và bộ thu được kết nối với một tham chiếu chung đối với cơ sở (đầu vào).

Có nghĩa là, bộ thu chung cho cả tải đầu vào và đầu ra. Nói cách khác, nguồn cung cấp đến cơ sở và bộ thu đều có chung cực. Ở đây, đế trở thành đầu vào và bộ phát trở thành đầu ra.

Sẽ rất thú vị khi lưu ý rằng, mặc dù cấu hình giống với cấu hình bộ phát chung trước đây của chúng tôi, bộ thu có thể được nhìn thấy được đính kèm với 'Nguồn chung'.

Liên quan đến các tính năng thiết kế, chúng tôi không cần phải kết hợp tập hợp các đặc điểm bộ thu chung để thiết lập các thông số mạch.

Đối với tất cả các triển khai thực tế, các đặc tính đầu ra của cấu hình bộ thu chung sẽ chính xác như được quy cho bộ phát chung

Therfeore, chúng tôi có thể thiết kế nó một cách đơn giản bằng cách sử dụng các đặc điểm được sử dụng cho mạng phát chung .

Đối với mọi cấu hình bộ thu chung, các đặc tính đầu ra được vẽ bằng cách áp dụng I LÀ vs V EC cho tôi có sẵn B phạm vi giá trị.

Điều này ngụ ý rằng cả bộ phát chung và bộ thu chung đều có các giá trị dòng điện đầu vào giống hệt nhau.

Để đạt được trục hoành cho một bộ thu chung, chúng ta chỉ cần thay đổi cực tính của điện áp bộ thu-phát theo đặc tính của bộ phát chung.

Cuối cùng, bạn sẽ thấy rằng hầu như không có bất kỳ sự khác biệt nào trong thang đo dọc của một bộ phát thông thường I C , nếu điều này được hoán đổi với tôi LÀ trong một đặc điểm chung của bộ sưu tập, (kể từ ∝ ≅ 1).

Trong khi thiết kế phía đầu vào, chúng ta có thể áp dụng các đặc điểm cơ sở chung-phát để đạt được dữ liệu thiết yếu.

Giới hạn hoạt động

Đối với bất kỳ BJT nào, giới hạn hoạt động đề cập đến vùng hoạt động dựa trên các đặc tính của nó cho biết phạm vi chịu đựng tối đa của nó và điểm mà bóng bán dẫn có thể hoạt động với độ méo tối thiểu.

Hình ảnh sau đây cho thấy cách này được xác định cho các đặc tính BJT.

đường cong hiển thị giới hạn hoạt động trong BJT

Bạn cũng sẽ tìm thấy các giới hạn hoạt động này trên tất cả các bảng dữ liệu bóng bán dẫn.

Một vài trong số các giới hạn hoạt động này rất dễ hiểu, ví dụ như chúng ta biết dòng điện cực đại là gì (gọi tắt là tiếp diễn dòng điện thu trong biểu dữ liệu) và điện áp cực đại từ bộ thu đến bộ phát (thường được viết tắt là V CEO trong biểu dữ liệu).

Đối với ví dụ BJT được chứng minh trong biểu đồ trên, chúng tôi thấy rằng tôi C (tối đa) được chỉ định là 50 mA và V CEO là 20 V.

Đường thẳng đứng được vẽ biểu thị là V EC (làng) về đặc tính, thể hiện V tối thiểu ĐIỀU NÀY có thể được thực hiện mà không vượt qua vùng phi tuyến tính, được chỉ định bằng tên 'vùng bão hòa'.

Chữ V EC (làng) quy định cho BJT thường là khoảng 0,3V.

Mức tiêu tán cao nhất có thể được tính theo công thức sau:

Trong hình ảnh đặc trưng trên, công suất tiêu tán bộ thu của BJT giả định được hiển thị là 300mW.

Bây giờ câu hỏi đặt ra là, phương pháp mà thông qua đó chúng ta có thể vẽ đường cong cho sự tiêu tán công suất bộ thu, được xác định bởi các thông số kỹ thuật sau:

LÀ

Điều này ngụ ý rằng sản phẩm của V ĐIỀU NÀY và tôi C phải bằng 300mW, tại bất kỳ điểm nào trên các đặc tính.

Nếu giả sử tôi C có giá trị lớn nhất là 50mA, thay giá trị này vào phương trình trên cho ta kết quả sau:

Kết quả trên cho chúng ta biết rằng nếu tôi C = 50mA thì V ĐIỀU NÀY sẽ là 6V trên đường cong tiêu tán công suất, như được chứng minh trong Hình 3.22.

Bây giờ nếu chúng ta chọn V ĐIỀU NÀY với giá trị cao nhất là 20V, thì I C mức sẽ được ước tính như sau:

Điều này thiết lập điểm thứ hai trên đường cong công suất.

Bây giờ nếu chúng ta chọn một cấp độ của tôi C ở khoảng giữa, giả sử ở 25mA và áp dụng nó ở mức kết quả là V ĐIỀU NÀY , sau đó chúng tôi nhận được giải pháp sau:

Điều tương tự cũng được chứng minh trong Hình 3.22.

3 điểm được giải thích có thể được áp dụng hiệu quả để nhận được giá trị gần đúng của đường cong thực tế. Không nghi ngờ gì nữa, chúng ta có thể sử dụng nhiều điểm hơn để ước tính và có được độ chính xác cao hơn nữa, tuy nhiên, một giá trị gần đúng trở nên vừa đủ cho hầu hết các ứng dụng.

Khu vực có thể được nhìn thấy bên dưới I C = Tôi CEO nó được gọi là vùng giới hạn . Vùng này không được tiếp cận để đảm bảo BJT làm việc không bị méo.

Tham chiếu biểu dữ liệu

Bạn sẽ thấy nhiều bảng dữ liệu chỉ cung cấp CBO giá trị. Trong những tình huống như vậy, chúng ta có thể áp dụng công thức

Tôi Giám đốc điều hành = βI CBO. Điều này sẽ giúp chúng ta hiểu gần đúng về mức giới hạn khi không có các đường cong đặc trưng.

Trong trường hợp bạn không thể truy cập các đường cong đặc trưng từ một biểu dữ liệu nhất định, bạn có thể bắt buộc phải xác nhận rằng các giá trị của I C, V ĐIỀU NÀY và sản phẩm V của họ ĐIỀU NÀY x tôi C vẫn trong phạm vi như được chỉ định trong phần sau Phương trình 3,17.

Tóm lược

Bộ thu chung là một cấu hình bóng bán dẫn (BJT) nổi tiếng trong số ba cấu hình cơ bản khác, và được sử dụng bất cứ khi nào bóng bán dẫn được yêu cầu ở chế độ đệm hoặc làm bộ đệm điện áp.

Cách kết nối một bộ khuếch đại thu chung

Trong cấu hình này, cơ sở của bóng bán dẫn được nối dây để nhận nguồn cung cấp kích hoạt đầu vào, dây dẫn bộ phát được kết nối làm đầu ra và bộ thu được nối với nguồn cung cấp tích cực, sao cho bộ thu trở thành một đầu cuối chung qua nguồn cung cấp kích hoạt cơ sở Vbb và cung Vdd dương thực tế.

Kết nối chung này mang lại cho nó cái tên là bộ thu chung.

Cấu hình BJT cực thu phổ biến còn được gọi là mạch theo bộ phát do lý do đơn giản là điện áp bộ phát tuân theo điện áp cơ bản có tham chiếu đến đất, có nghĩa là dây dẫn bộ phát chỉ tạo ra điện áp khi điện áp cơ bản có thể vượt qua 0,6V. dấu.

Do đó, nếu ví dụ điện áp cơ bản là 6V, thì điện áp bộ phát sẽ là 5,4V, vì bộ phát phải cung cấp mức giảm 0,6V hoặc đòn bẩy cho điện áp cơ sở để cho phép bóng bán dẫn dẫn điện, và do đó có tên là bộ phát tín hiệu theo sau.

Nói một cách dễ hiểu, điện áp phát sẽ luôn nhỏ hơn điện áp cơ bản khoảng 0,6V vì trừ khi sự sụt giảm xu hướng này được duy trì, bóng bán dẫn sẽ không bao giờ dẫn điện. Điều này có nghĩa là không có điện áp nào có thể xuất hiện ở đầu cực phát, do đó điện áp phát liên tục theo sau điện áp cơ bản tự điều chỉnh bằng chênh lệch khoảng -0,6V.

Cách thức hoạt động của người theo dõi Emitter

Giả sử chúng ta áp dụng 0,6V tại gốc của một BJT trong một mạch thu chung. Điều này sẽ tạo ra điện áp bằng không tại bộ phát, bởi vì bóng bán dẫn không hoàn toàn ở trạng thái dẫn.

Bây giờ, giả sử điện áp này từ từ tăng lên 1V, điều này có thể cho phép bộ phát tạo ra điện áp có thể vào khoảng 0,4V, tương tự khi điện áp cơ bản này được tăng lên 1,6V sẽ làm cho bộ phát tăng lên khoảng 1V ... .điều này cho thấy cách bộ phát tiếp tục đi theo đế với sự khác biệt khoảng 0,6V, đây là mức xu hướng điển hình hoặc tối ưu của bất kỳ BJT nào.

Một mạch bóng bán dẫn cực thu thông thường sẽ thể hiện Mức tăng điện áp thống nhất, có nghĩa là mức tăng điện áp cho cấu hình này không quá ấn tượng, thay vì ngang bằng với đầu vào.

Về mặt toán học, những điều trên có thể được biểu thị như sau:

${A_mathrm {v}} = {v_mathrm {out} trên v_mathrm {in}} khoảng 1$

Phiên bản PNP của mạch theo bộ phát, tất cả các cực đều được đảo ngược.

Ngay cả độ lệch điện áp nhỏ nhất ở chân của bóng bán dẫn cực thu chung cũng được nhân đôi qua dây dẫn phát, ở một mức độ nào đó phụ thuộc vào độ lợi (Hfe) của bóng bán dẫn và điện trở của tải được gắn vào).

Lợi ích chính của mạch này là tính năng trở kháng đầu vào cao, cho phép mạch hoạt động hiệu quả bất kể dòng điện đầu vào hoặc điện trở tải, có nghĩa là ngay cả những tải lớn cũng có thể hoạt động hiệu quả với đầu vào có dòng điện tối thiểu.

Đó là lý do tại sao một bộ thu chung được sử dụng làm bộ đệm, nghĩa là một giai đoạn tích hợp hiệu quả các hoạt động tải cao từ nguồn dòng điện tương đối yếu (ví dụ: nguồn TTL hoặc Arduino)

Trở kháng đầu vào cao được biểu thị theo công thức:

$r_mathrm {in} khoảng beta_0 R_mathrm {E}$

và trở kháng đầu ra nhỏ, vì vậy nó có thể truyền tải điện trở thấp:

$r_mathrm {out} khoảng {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {source} trên beta_0}$

Thực tế thấy, điện trở phát có thể lớn hơn đáng kể và do đó có thể được bỏ qua trong công thức trên, cuối cùng cho chúng ta mối quan hệ:

$r_mathrm {out} khoảng {R_mathrm {source} trên beta_0}$

Lợi ích hiện tại

Độ lợi hiện tại đối với cấu hình bóng bán dẫn cực thu thông thường cao, bởi vì bộ thu được kết nối trực tiếp với dòng tích cực có thể truyền toàn bộ lượng dòng điện cần thiết cho tải được gắn qua dây dẫn phát.

Vì vậy, nếu bạn đang tự hỏi một bộ theo bộ phát sẽ có thể cung cấp bao nhiêu dòng điện cho tải, hãy yên tâm rằng đó sẽ không phải là vấn đề vì tải sẽ luôn được điều khiển với dòng điện tối ưu từ cấu hình này.