جامع الترانزستور المشترك

جرب أداة القضاء على المشاكل





مضخم تجميع BJT الشائع عبارة عن دائرة يشترك فيها المجمع وقاعدة BJT في مصدر دخل مشترك ، ومن هنا جاء اسم المجمع المشترك.

في مقالاتنا السابقة ، تعلمنا التكوينات الأخرى للترانزستور ، وهما القاعدة المشتركة و ال باعث مشترك .



في هذه المقالة نناقش التصميم الثالث والأخير الذي يسمى تكوين المجمع المشترك أو بدلا من ذلك من المعروف أيضا باعث المتابع.

تظهر صورة هذا التكوين أدناه باستخدام اتجاهات التدفق الحالية القياسية ورموز الجهد:



تكوين المجمع المشترك مع اتجاه التيار القياسي وترميز الجهد

الميزة الرئيسية لمضخم المجمع المشترك

السمة الرئيسية والغرض من استخدام تكوين المجمع المشترك BJT هو مقاومة مطابقة .

هذا يرجع إلى حقيقة أن هذا التكوين يمتلك مقاومة عالية للمدخلات ومقاومة منخفضة للإخراج.

هذه الميزة هي في الواقع عكس التكوينات النظيرة الأخرى ذات القاعدة المشتركة والباعث المشترك.

كيف يعمل مكبر الصوت المشترك

تكوين المجمع المشترك

من الشكل أعلاه ، يمكننا أن نرى أن الحمل هنا مرتبط بدبوس باعث الترانزستور وأن المجمع متصل بمرجع مشترك فيما يتعلق بالقاعدة (الإدخال).

بمعنى ، المجمع مشترك لكل من حمل الإدخال والإخراج. بعبارة أخرى ، فإن العرض القادم إلى القاعدة والمجمع يشتركان في القطبية المشتركة. هنا ، تصبح القاعدة هي المدخلات والباعث يصبح الناتج.

سيكون من المثير للاهتمام ملاحظة أنه على الرغم من أن التكوين يشبه تكوين الباعث المشترك السابق ، يمكن رؤية المجمع مرفقًا بـ 'المصدر المشترك'.

فيما يتعلق بميزات التصميم ، لا يتعين علينا دمج مجموعة خصائص المجمع المشتركة لإنشاء معلمات الدائرة.

بالنسبة لجميع عمليات التنفيذ العملية ، ستكون خصائص الإخراج لتكوين المُجمع المشترك دقيقة كما تُعزى إلى الباعث المشترك

Therfeore ، يمكننا ببساطة تصميمه باستخدام الخصائص المستخدمة لـ شبكة الباعث المشترك .

لكل تكوين جامع مشترك ، يتم رسم خصائص الإخراج من خلال تطبيق I يكون ضد V EC أنا المتاح ب مدى من القيم.

هذا يعني أن كلا من الباعث المشترك والمجمع المشترك لهما قيم تيار إدخال متطابقة.

لتحقيق المحور الأفقي للمجمع المشترك ، نحتاج فقط إلى تغيير قطبية جهد المجمع-الباعث في خصائص الباعث المشترك.

أخيرًا ، سترى أنه لا يكاد يكون هناك أي فرق في المقياس الرأسي للباعث المشترك I ج ، إذا تم تبادل هذا مع أنا يكون في خصائص المجمع المشترك ، (منذ ∝ ≅ 1).

أثناء تصميم جانب الإدخال ، يمكننا تطبيق خصائص قاعدة الباعث المشترك من أجل تحقيق البيانات الأساسية.

حدود العملية

بالنسبة لأي BJT ، تشير حدود التشغيل إلى المنطقة التشغيلية على خصائصها التي تشير إلى النطاق الأقصى المسموح به والنقطة التي يمكن أن يعمل فيها الترانزستور بأقل قدر من التشوهات.

توضح الصورة التالية كيف يتم تعريف ذلك لخصائص BJT.

منحنى يظهر حدود العمل في BJT

ستجد أيضًا حدود التشغيل هذه في جميع أوراق بيانات الترانزستور.

يمكن فهم بعض حدود التشغيل بسهولة ، على سبيل المثال نحن نعرف ما هو أقصى تيار للمجمع (يشار إليه باسم مستمر تيار المجمع في أوراق البيانات) ، والجهد الأقصى من المجمع إلى الباعث (عادةً ما يُختصر كـ V المدير التنفيذي في أوراق البيانات).

بالنسبة لمثال BJT الموضح في الرسم البياني أعلاه ، نجد أنا C (حد أقصى) تم تحديده على أنه 50 مللي أمبير و V. المدير التنفيذي مثل 20 فولت.

يشار إلى الخط العمودي المرسوم على أنه V. EC (قرية) على الخاصية ، يعرض الحد الأدنى الخامس هذه والتي يمكن تنفيذها دون عبور المنطقة غير الخطية ، المشار إليها باسم 'منطقة التشبع'.

الخامس EC (قرية) المحدد لـ BJTs عادة حوالي 0.3 فولت.

يتم حساب أعلى مستوى تبديد ممكن باستخدام الصيغة التالية:

في الصورة المميزة أعلاه ، يظهر تبديد طاقة جامع BJT المفترض على أنه 300 ميجاوات.

الآن السؤال هو ، ما هي الطريقة التي يمكننا من خلالها رسم منحنى تشتت طاقة المجمع ، المحدد بالمواصفات التالية:

يكون

هذا يعني أن منتج V. هذه و انا ج يجب أن تكون مساوية لـ 300 ميغاواط ، في أي وقت على الخصائص.

إذا افترض أنني ج لها قيمة قصوى تبلغ 50 مللي أمبير ، واستبدالها في المعادلة أعلاه يعطينا النتائج التالية:

النتائج أعلاه تخبرنا أنه إذا كنت ج = 50 مللي أمبير ، ثم V. هذه سيكون 6V على منحنى تبديد الطاقة ، كما هو موضح في الشكل 3.22.

الآن إذا اخترنا V هذه بأعلى قيمة 20 فولت ، ثم أنا ج سيكون المستوى كما هو مقدر أدناه:

هذا يحدد النقطة الثانية على منحنى الطاقة.

الآن إذا حددنا مستوى أنا ج حول منتصف الطريق ، دعنا نقول عند 25 مللي أمبير ، وقم بتطبيقه على المستوى الناتج من V. هذه ثم نحصل على الحل التالي:

ثبت الشيء نفسه في الشكل 3.22 أيضًا.

يمكن تطبيق النقاط الثلاث الموضحة بشكل فعال للحصول على قيمة تقريبية للمنحنى الفعلي. لا شك في أنه يمكننا استخدام عدد أكبر من النقاط للتقدير والحصول على دقة أفضل ، ومع ذلك يصبح التقدير التقريبي كافياً فقط لمعظم التطبيقات.

المنطقة التي يمكن رؤيتها أدناه ج = أنا المدير التنفيذي يسمى منطقة القطع . يجب عدم الوصول إلى هذه المنطقة لضمان عمل خالٍ من التشويه لـ BJT.

مرجع ورقة البيانات

سترى العديد من أوراق البيانات التي توفر فقط حرف I CBO القيمة. في مثل هذه الحالات يمكننا تطبيق الصيغة

أنا المدير التنفيذي = βأنا CBO. سيساعدنا هذا في الحصول على فهم تقريبي لمستوى القطع في غياب المنحنيات المميزة.

في الحالات التي يتعذر عليك فيها الوصول إلى المنحنيات المميزة من ورقة بيانات معينة ، فقد يكون من الضروري بالنسبة لك تأكيد أن قيم I ج ، الخامس هذه ، ومنتجهم الخامس هذه x أنا ج تظل ضمن النطاق كما هو محدد في ما يلي مكافئ 3.17.

ملخص

المجمع الشائع هو تكوين ترانزستور معروف (BJT) من بين الثلاثة الأساسية الأخرى ، ويتم استخدامه كلما كان الترانزستور مطلوبًا ليكون في وضع المخزن المؤقت ، أو كمخزن مؤقت للجهد.

كيفية توصيل مكبر الصوت المشترك

في هذا التكوين ، تكون قاعدة الترانزستور سلكية لتلقي إمداد مشغل الإدخال ، ويتم توصيل طرف الباعث كإخراج ، ويتم توصيل المجمع بالإمداد الإيجابي ، بحيث يصبح المجمع طرفًا مشتركًا عبر إمداد المشغل الأساسي Vbb والعرض الإيجابي Vdd الفعلي.

يمنحه هذا الاتصال الشائع الاسم كمجمع مشترك.

يُطلق على تكوين المجمع BJT المشترك أيضًا دائرة تابع الباعث نظرًا لسبب بسيط وهو أن جهد المرسل يتبع الجهد الأساسي بالإشارة إلى الأرض ، مما يعني أن الرصاص الباعث يبدأ جهدًا فقط عندما يكون الجهد الأساسي قادرًا على عبور 0.6 فولت علامة.

لذلك ، إذا كان الجهد الأساسي على سبيل المثال هو 6 فولت ، فسيكون جهد الباعث 5.4 فولت ، لأن الباعث يجب أن يوفر انخفاضًا بمقدار 0.6 فولت أو نفوذًا للجهد الأساسي لتمكين الترانزستور من التوصيل ، ومن هنا جاء اسم الباعث التابع.

بعبارات بسيطة ، سيكون جهد الباعث دائمًا أقل بمعامل يبلغ حوالي 0.6 فولت من الجهد الأساسي لأنه ما لم يتم الحفاظ على هذا الانخفاض المتحيز ، فلن ينقل الترانزستور أبدًا. وهذا بدوره يعني أنه لا يمكن أن يظهر أي جهد في طرف الباعث ، وبالتالي فإن جهد المرسل يتبع باستمرار الجهد الأساسي لضبط نفسه بفارق يبلغ حوالي -0.6 فولت.

كيف يعمل باعث التابع

لنفترض أننا طبقنا 0.6 فولت عند قاعدة BJT في دائرة تجميع مشتركة. سيؤدي هذا إلى إنتاج جهد صفري عند الباعث ، لأن الترانزستور ليس في حالة التوصيل بالكامل.

لنفترض الآن أن هذا الجهد يزداد ببطء إلى 1 فولت ، فقد يسمح هذا لموجه الباعث بإنتاج جهد قد يكون حوالي 0.4 فولت ، وبالمثل ، فإن زيادة الجهد الأساسي هذا إلى 1.6 فولت سيجعل الباعث يتابع ما يقرب من 1 فولت ... يوضح هذا كيف يستمر الباعث في متابعة القاعدة بفارق يبلغ حوالي 0.6 فولت ، وهو مستوى التحيز النموذجي أو الأمثل لأي BJT.

ستعرض دائرة ترانزستور المجمع المشترك كسب جهد الوحدة ، مما يعني أن كسب الجهد لهذا التكوين ليس مثيرًا للإعجاب ، بل على قدم المساواة مع المدخلات.

رياضيا ، يمكن التعبير عن ما سبق على النحو التالي:

{A_mathrm {v}} = {v_mathrm {out} على v_mathrm {in}} تقريبًا 1

نسخة PNP من دائرة تابع الباعث ، يتم عكس جميع الأقطاب.

حتى أصغر انحرافات الجهد في قاعدة الترانزستور المجمع المشترك تتكرر عبر الرصاص الباعث ، والذي يعتمد إلى حد ما على كسب (Hfe) للترانزستور ومقاومة الحمل المرفق).

الميزة الرئيسية لهذه الدائرة هي ميزة مقاومة المدخلات العالية ، والتي تسمح للدائرة بالعمل بكفاءة بغض النظر عن تيار الإدخال أو مقاومة الحمل ، مما يعني أنه حتى الأحمال الضخمة يمكن تشغيلها بكفاءة باستخدام مدخلات ذات تيار ضئيل.

هذا هو السبب في استخدام المجمع المشترك كمخزن مؤقت ، مما يعني مرحلة تدمج بكفاءة عمليات الأحمال العالية من مصدر تيار ضعيف نسبيًا (على سبيل المثال مصدر TTL أو Arduino)

يتم التعبير عن مقاومة المدخلات العالية بالصيغة:

r_mathrm {في} تقريبًا beta_0 R_mathrm {E}

ومقاومة الخرج الصغيرة ، لذلك يمكنها قيادة أحمال منخفضة المقاومة:

r_mathrm {out} تقريبًا {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {source} على beta_0}

من الناحية العملية ، يمكن أن يكون المقاوم الباعث أكبر بكثير وبالتالي يمكن تجاهله في الصيغة أعلاه ، والتي تعطينا أخيرًا العلاقة:

r_mathrm {out} تقريبًا {R_mathrm {source} خلال beta_0}

الكسب الحالي

الكسب الحالي لتكوين ترانزستور جامع مشترك مرتفع ، لأن المجمع الذي يتم توصيله مباشرة بالخط الموجب قادر على تمرير الكمية الكاملة المطلوبة من التيار إلى الحمل المرفق عبر الرصاص الباعث.

لذلك ، إذا كنت تتساءل عن مقدار التيار الذي يمكن أن يوفره متابع الباعث للحمل ، فتأكد من أنه لن يكون هناك مشكلة حيث سيتم دائمًا دفع الحمل بالتيار الأمثل من هذا التكوين.

دارات تطبيق نموذجية لمجمع BJT المشترك

يمكن رؤية بعض الأمثلة الكلاسيكية لأتباع الباعث أو دوائر تطبيق الترانزستور المجمعة الشائعة في الأمثلة التالية.

100 أمبير دائرة إمداد طاقة بجهد متغير

دائرة شاحن الهاتف الخليوي DC باستخدام ترانزستور واحد

دائرة شاحن بطارية أحادية الترانزستور عالية التيار




السابق: Arduino 3 Phase Inverter Circuit with Code التالى: كيفية استكشاف أخطاء دوائر الترانزستور (BJT) بشكل صحيح