מגבר אספן משותף BJT הוא מעגל שבו הקולט ובסיס ה- BJT חולקים אספקת כניסה משותפת, ומכאן השם אספן משותף.

במאמרים הקודמים למדנו את שתי תצורות הטרנזיסטור האחרות, כלומר בסיס משותף וה פולט נפוץ .

“מהי השראות וקיבול ”

במאמר זה נדון בעיצוב השלישי והסופי המכונה תצורת אספן משותף או לחלופין זה ידוע גם פולט-חסיד.

התמונה של תצורה זו מוצגת להלן תוך שימוש בכיווני הזרימה הסטנדרטיים של הזרם וסימני המתח:

תצורת אספן משותף עם כיוון זרם סטנדרטי וסימני מתח

התכונה העיקרית של מגבר אספן משותף

התכונה העיקרית והמטרה של שימוש בתצורת אספנים משותפת של BJT היא התאמת עכבה .

זאת בשל העובדה שבתצורה זו יש עכבת כניסה גבוהה ועכבת יציאה נמוכה.

תכונה זו היא למעשה ההפך משני המקבילים האחרים המשותפים לתצורות פולטות משותפות.

כיצד עובד מגבר אספן משותף

מהאיור לעיל אנו יכולים לראות שהעומס כאן מחובר עם פין הפולט של הטרנזיסטור והקולט מחובר להתייחסות משותפת ביחס לבסיס (קלט).

משמע, הקולט משותף הן לקלט והן לעומס הפלט. במילים אחרות, ההיצע המגיע לבסיס והאספן חולקים את הקוטביות המשותפת. כאן, הבסיס הופך לקלט והפולט הופך לפלט.

מעניין לציין שלמרות שהתצורה דומה לתצורת הפולט הנפוצה הקודמת שלנו, ניתן לראות את האספן מצורף עם 'המקור המשותף'.

בכל הנוגע לתכונות העיצוב, איננו צריכים לשלב את מערך מאפייני הקולטנים המשותפים לקביעת פרמטרי המעגל.

בכל היישומים המעשיים, מאפייני הפלט של תצורת אספן משותף יהיו מדויקים כפי שיוחסו לפולט המשותף

Therfeore, אנחנו יכולים פשוט לעצב את זה על ידי שימוש במאפיינים המשמשים עבור רשת פולטות משותפות .

עבור כל תצורת אספן משותף, מאפייני הפלט מתווים באמצעות יישום I IS לעומת V. EC עבור אני זמין ב טווח ערכים.

זה מרמז על כך שגם הפולט המשותף וגם האספן המשותף הם בעלי ערכי זרם קלט זהים.

להשגת הציר האופקי עבור אספן משותף, עלינו רק לשנות את הקוטביות של מתח הקולט-פולט במאפיינים של הנפץ הנפוץ.

לבסוף, תראה שכמעט ואין הבדל בקנה המידה האנכי של פולט נפוץ אני ג , אם זה מוחלף עם אני IS במאפייני אספן משותף, (מאז ∝ ≅ 1).

בעת תכנון צד הקלט, אנו יכולים ליישם את מאפייני הבסיס הנפוצים על מנת להשיג את הנתונים החיוניים.

גבולות הפעולה

עבור כל BJT גבולות הפעולה מתייחסים לאזור התפעולי על פי מאפייניו המציינים את הטווח המקסימלי שלו ואת הנקודה בה הטרנזיסטור יכול לעבוד עם מינימום עיוותים.

התמונה הבאה מראה כיצד זה מוגדר למאפייני BJT.

תוכלו למצוא גם את מגבלות הפעולה הללו בכל גליונות הנתונים של הטרנזיסטור.

ניתן להבין בקלות כמה מגבולות הפעולה הללו, למשל אנו יודעים מהו זרם אספן מקסימלי (המכונה רָצִיף זרם אספן בגליונות נתונים), ומתח אספן-לפולט מרבי (בדרך כלל מקוצר כ- V מנכ'ל בגליונות נתונים).

לדוגמא BJT שהודגם בגרף שלעיל, אנו מוצאים אני C (מקסימום) מוגדר כ- 50 mA ו- V. מנכ'ל כמו 20 V.

הקו האנכי שצויר כ- V EC (כפר) על המאפיין, מציג את מינימום V זֶה שניתן ליישם מבלי לחצות את האזור הלא ליניארי, המצוין בשם 'אזור הרוויה'.

ה- V EC (כפר) שצוין עבור BJTs הוא בדרך כלל סביב 0.3 וולט.

רמת הפיזור הגבוהה ביותר האפשרית מחושבת לפי הנוסחה הבאה:

בתמונה האופיינית לעיל, פיזור הספק אספן של BJT מוצג כ- 300mW.

כעת נשאלת השאלה, מהי השיטה שבאמצעותה אנו יכולים לשרטט את העקומה לפיזור הכוח של הקולט, המוגדרת על ידי המפרט הבא:

מכאן משתמע שהתוצר של וי זֶה ואני ג חייב להיות שווה ל- 300mW, בכל נקודה על המאפיינים.

אם נניח שאני ג בעל ערך מקסימלי של 50mA, החלפת זה במשוואה לעיל נותנת לנו את התוצאות הבאות:

התוצאות לעיל אומרות לנו שאם אני ג = 50mA, ואז V. זֶה יהיה 6V על עקומת פיזור ההספק, כפי שהוכח באיור 3.22.

עכשיו אם נבחר V. זֶה עם הערך הגבוה ביותר של 20 וולט, ואז אני ג הרמה תהיה כפי שהוערך להלן:

זה קובע את הנקודה השנייה מעל עקומת ההספק.

עכשיו אם אנו בוחרים רמה של אני ג בערך באמצע הדרך, בואו נגיד ב 25mA, וניישם אותו ברמה וכתוצאה מכך V. זֶה ואז נקבל את הפיתרון הבא:

הדבר מוכח גם באיור 3.22.

ניתן ליישם ביעילות את 3 הנקודות להסבר לקבלת ערך משוער של העקומה בפועל. אין ספק שנוכל להשתמש במספר נקודות רב יותר לצורך ההערכה ולקבל דיוק טוב עוד יותר, אך עם זאת הערכה הופכת למספיקה עבור רוב היישומים.

האזור שניתן לראות למטה אני ג = אני מנכ'ל נקרא אזור מנותק . אסור להגיע לאזור זה כדי להבטיח עבודה ללא עיוותים של ה- BJT.

הפניה לגליון נתונים

תראה גליונות נתונים רבים המספקים רק את ה- I CBO ערך. במצבים כאלה אנו יכולים ליישם את הנוסחה

אני מנכ'ל = βI CBO. זה יעזור לנו לקבל הבנה משוערת בנוגע לרמת הניתוק בהעדר העקומות האופייניות.

במקרים בהם אינך מצליח לגשת לעקומות האופייניות מגליון נתונים נתון, ייתכן שיהיה חובה עליך לאשר שהערכים של I C, ו זֶה , והמוצר שלהם V זֶה x אני ג להישאר בטווח כמפורט להלן שווי 3.17.

סיכום

הקולט המשותף הוא תצורת טרנזיסטור ידועה (BJT) בין שלושת אלה הבסיסיים האחרים, והוא משמש בכל פעם שנדרש טרנזיסטור להיות במצב חיץ, או כחוצץ מתח.

כיצד לחבר מגבר אספן משותף

בתצורה זו חיווט בסיס הטרנזיסטור לקבלת אספקת ההדק של הקלט, עופרת הפולט מחוברת כמוצא, והקולט מחובר לאספקה החיובית, כך שהקולט הופך למסוף משותף על פני אספקת ההדק הבסיסית. Vbb וההיצע החיובי בפועל של Vdd.

הקשר הנפוץ הזה נותן לו את השם כאספן משותף.

תצורת ה- BJT הקולטנית המשותפת נקראת גם מעגל עוקב הפולט בגלל הסיבה הפשוטה שמתח הפולט עוקב אחר מתח הבסיס בהתייחס לקרקע, כלומר עופרת הפולט יוזמת מתח רק כאשר מתח הבסיס מסוגל לחצות את ה -0.6 וולט. סימן.

לכן, אם למשל מתח הבסיס הוא 6 וולט, אז מתח הפולט יהיה 5.4 וולט, מכיוון שהפולט צריך לספק ירידה של 0.6 וולט או מינוף למתח הבסיס כדי לאפשר את הטרנזיסטור להתנהל, ומכאן השם עוקב פולט.

במילים פשוטות, מתח הפולט יהיה תמיד פחות בגורם של 0.6 וולט ממתח הבסיס מכיוון אלא אם כן נשמרת טיפת הטיה זו, הטרנזיסטור לעולם לא יתנהל. מה שמשמעותו בתורו לא יכול להופיע מתח בטרמינל הפולט, ולכן מתח הפולט עוקב כל הזמן אחר מתח הבסיס המתאים את עצמו בהפרש של סביב -0.6 וולט.

איך עובד עוקב פולט

נניח שאנחנו מפעילים 0.6 וולט בבסיס BJT במעגל אספנים משותף. זה יפיק מתח אפס בפולט, מכיוון שהטרנזיסטור פשוט לא נמצא במצב המוליך.

עכשיו נניח שמתח זה יעלה לאט ל -1 וולט, זה עשוי לאפשר להוביל הפולט לייצר מתח שעשוי להיות סביב 0.4 וולט, בדומה למתח בסיסי זה המוגדל ל -1.6 וולט יגרום לפולט לעקוב אחרי 1 וולט ... .זה מראה כיצד הפולט ממשיך לעקוב אחר הבסיס בהפרש של סביב 0.6V, שהוא הרמה ההטיה האופיינית או האופטימלית של כל BJT.

מעגל טרנזיסטור אספנים משותף יציג מתח אחדות, כלומר רווח המתח עבור תצורה זו אינו מרשים מדי, אלא בדיוק כקלט.

מתמטית האמור לעיל עשוי לבוא לידי ביטוי כ:

${A_mathrm {v}} = {v_mathrm {out} מעל v_mathrm {in}} בערך 1$

גרסת PNP של מעגל עוקב הפולט, כל הקוטביות הפוכות.

אפילו הקטנות מסטיות המתח בבסיס טרנזיסטור אספנות משותף משוכפלות על פני מוליך הפולט, אשר במידה מסוימת תלוי ברווח הטרנזיסטור (Hfe) ובהתנגדות העומס המצורף).

היתרון העיקרי של מעגל זה הוא תכונת עכבת הקלט הגבוהה שלו, המאפשרת למעגל לבצע ביעילות ללא קשר לזרם הקלט או להתנגדות העומס, כלומר אפילו עומסים עצומים ניתנים להפעלה יעילה עם כניסות בעלות זרם מינימלי.

לכן אספן משותף משמש כחוצץ, כלומר שלב המשלב ביעילות פעולות עומס גבוה ממקור זרם חלש יחסית (לדוגמא מקור TTL או ארדואינו)

עכבת הקלט הגבוהה מתבטאת בנוסחה:

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

ועכבת הפלט הקטנה, כך שהיא יכולה להניע עומסי התנגדות נמוכים:

$r_mathrm {out} כ- {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {source} על פני beta_0}$

מבחינה מעשית, הנגד לפולט יכול להיות גדול משמעותית ולכן ניתן להתעלם ממנו בנוסחה שלעיל, מה שלבסוף נותן לנו את היחסים:

$r_mathrm {out} בערך {R_mathrm {source} על פני beta_0}$

רווח נוכחי

הרווח הנוכחי לתצורת טרנזיסטור אספנים משותף גבוה, מכיוון שהקולט המחובר ישירות לקו החיובי מסוגל להעביר את מלוא הכמות הנדרשת לזרם לעומס המצורף דרך עופרת הפולט.

לכן אם אתה תוהה כמה זרם חסיד פולט יוכל לספק לעומס, היה סמוך ובטוח שלא יהיה בעיה מכיוון שהעומס יונע תמיד עם זרם אופטימלי מתצורה זו.