Qual è il guadagno di tensione di un amplificatore comune - Collector?

Nel regno dei circuiti elettronici, l'amplificatore comune - collettore, noto anche come emettitore - follower, è un elemento fondamentale con caratteristiche uniche. Come fornitore di transistor di fiducia, mi viene spesso chiesto del guadagno di tensione di un amplificatore comune - Collector. In questo blog, approfondiremo questo argomento, esplorando quale sia il guadagno di tensione, come viene calcolato per un amplificatore comune - Collector e il suo significato nelle applicazioni pratiche.

Comprensione del guadagno di tensione

Prima di discutere specificamente il guadagno di tensione di un amplificatore comune - Collector, comprendiamo prima cosa significhi guadagno di tensione in generale. Il guadagno di tensione è una misura di quanto un amplificatore può aumentare l'ampiezza di un segnale di tensione di ingresso. È definito come il rapporto della tensione di output ($ v_ {out} $) alla tensione di input ($ v_ {in} $), e di solito è indicato dal simbolo $ a_v $. Matematicamente, può essere espresso come:

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

Un guadagno di tensione superiore a 1 indica che l'amplificatore sta aumentando l'ampiezza della tensione del segnale di ingresso, mentre un guadagno inferiore a 1 significa che la tensione di uscita è inferiore alla tensione di ingresso. Un guadagno di 1 implica che la tensione di uscita è uguale alla tensione di ingresso.

La configurazione di amplificatore comune - collettore

Un amplificatore comune - collettore è un tipo di circuito di amplificatore a transistor bipolare con giunzione (BJT). In questa configurazione, il terminale del collettore del transistor è collegato a un punto di riferimento comune, in genere il terreno o una tensione di alimentazione fissa. Il segnale di ingresso viene applicato al terminale di base e l'uscita viene presa dal terminale dell'emettitore.

Il vantaggio principale dell'amplificatore comune - Collector è la sua elevata impedenza di input e la bassa impedenza di uscita. Ciò lo rende utile per la corrispondenza dell'impedenza tra le diverse fasi di un circuito elettronico, nonché per le applicazioni di buffering in cui una fonte ad alta impedenza deve guidare un carico di impedenza basso.

Calcolo del guadagno di tensione di un amplificatore comune - Collector

Per calcolare il guadagno di tensione di un amplificatore comune - Collector, dobbiamo analizzare il circuito utilizzando i principi di transistor di base. Consideriamo un semplice circuito di amplificatore comune - collettore con un BJT. Per questa analisi può essere utilizzato il circuito equivalente a piccolo segnale dell'amplificatore comune - Collector.

La tensione di input $ V_ {in} $ è correlata alla tensione di base - emettitore $ v_ {be} $ e la tensione di output $ v_ {out} $ (che è la tensione dell'emettitore) dalle seguenti relazioni. La corrente di base $ i_b $ e l'attuale emettitore $ i_e $ sono correlate da $ i_e = (1 + \ beta) i_b $, dove $ \ beta $ è l'attuale guadagno del transistor.

La tensione di output $ v_ {out} = i_er_e $, dove $ r_e $ è il resistore dell'emettitore. La tensione di input $ v_ {in} = v_ {be}+v_ {out} $.

Per un'analisi del segnale piccolo, supponiamo che la tensione di base - emettitore $ v_ {be} $ sia approssimativamente costante (circa 0,7 V per un silicio BJT nella regione attiva). Il piccolo guadagno di tensione del segnale $ a_v $ può essere derivato come segue:

Sappiamo che $ v_ {in} = v_ {be}+v_ {out} $, e poiché $ v_ {be} $ è relativamente piccolo rispetto a $ v_ {out} $ nel regime di piccolo segnale, possiamo approssimare il guadagno di tensione come:

[A_v = \ frac {v_ {out}} {v_ {in}} \ approssimativo \ frac {v_ {out}} {v_ {out}+v_ {be}} \ ca.

In un'analisi più dettagliata, considerando il piccolo circuito equivalente con la resistenza di input del transistor $ r _ {\ pi} = \ frac {\ beta v_t} {i_c} $, dove $ v_t = kt/q \ ca. \ mv $ a temperatura ambiente e $ i_c $ è la corrente collettore.

Il piccolo guadagno di tensione del segnale $ a_v $ è dato da:

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

Poiché $ \ beta $ è in genere grande (ad es. 100 - 300 per un bjt comune) e $ (1+ \ beta) r_e \ gg r _ {\ pi} $, il guadagno di tensione $ a_v $ è molto vicino a 1. In realtà, per la maggior parte dei scopi pratici, possiamo dire che il guadagno di tensione di un amplificatore comune è circa 1.

Significato del guadagno di tensione in applicazioni pratiche

Il fatto che il guadagno di tensione di un amplificatore comune - Collector sia circa 1 potrebbe sembrare poco impressionante a prima vista. Tuttavia, il suo valore risiede in altri aspetti.

Matching dell'impedenza

Come accennato in precedenza, l'amplificatore comune - Collector ha un'impedenza di input elevata e una bassa impedenza di uscita. Questo lo rende ideale per l'abbinamento dell'impedenza. Ad esempio, in un ricevitore radio, l'antenna ha un'alta impedenza e le fasi successive del ricevitore possono avere una bassa impedenza. Utilizzando un amplificatore comune - collettore come tampone tra l'antenna e le fasi del ricevitore, possiamo trasferire il segnale in modo efficiente senza perdite significative a causa della mancata corrispondenza dell'impedenza.

Buffering

In un sistema di amplificatore multi -stadio, un amplificatore da collezione comune può essere utilizzato come stadio tampone. Una fase del tampone isola una fase da un'altra, impedendo l'effetto di carico della fase successiva su quella precedente. Poiché il guadagno di tensione è vicino a 1, l'ampiezza del segnale rimane quasi la stessa, ma le caratteristiche di impedenza vengono regolate per garantire un corretto trasferimento del segnale.

I nostri transistor per le applicazioni di amplificatore comune - collezionista

Come fornitore di transistor, offriamo una vasta gamma di transistor adatti a circuiti di amplificatore comuni. I nostri transistor sono attentamente selezionati e testati per garantire alte prestazioni e affidabilità. Sia che tu abbia bisogno di un transistor ad alto - $ \ beta $ per un'applicazione ad alto guadagno o un transistor a basso rumore per un circuito sensibile, abbiamo il prodotto giusto per te.

Puoi esplorare il nostroTransistorLinea di prodotti per trovare i transistor più adatti per il tuo design di amplificatore comune - Collector. I nostri transistor sono disponibili in vari pacchetti e specifiche per soddisfare diversi requisiti di progettazione.

Conclusione

In conclusione, il guadagno di tensione di un amplificatore comune - Collector è circa 1, che potrebbe sembrare un piccolo valore in termini di amplificazione della tensione. Tuttavia, il suo valore reale risiede nella sua elevata impedenza di input e nella bassa impedenza di output, che lo rendono estremamente utile per le applicazioni di abbinamento e buffering dell'impedenza.

Se stai lavorando a un progetto che richiede amplificatori comuni - collezionisti e necessiti di transistor di alta qualità, siamo qui per aiutarti. Contattaci per ulteriori informazioni sui nostri prodotti e per iniziare una negoziazione sugli appalti. Non vediamo l'ora di fornirti le migliori soluzioni di transistor per i tuoi progetti di circuiti elettronici.

Riferimenti

1. Sedra, Adel S. e Kenneth C. Smith. "Circuiti microelettronici." Oxford University Press, 2015.
2. Boylestad, Robert L. e Louis Nashelsky. "Dispositivi elettronici e teoria dei circuiti." Pearson, 2018.