Emitter-Follower-Schaltung:Die Grundlagen und wie man eine erstellt

Erfordert Ihr Elektronikprojekt eine Impedanzanpassung? Oder benötigen Sie eine Schaltung mit einem Transistor, der ein wenig Strom aus dem Eingang ziehen kann? Mit anderen Worten, Sie brauchen einen Einführungskurs, der Strom- und Leistungsgewinn bieten kann. Nun, wenn dies auf Ihre Situation zutrifft, sind Sie hier genau richtig. Und die ideale Verstärkerschaltung zur Behandlung des oben genannten Problems ist die Emitterfolgerschaltung.

Und das Beste daran ist:

Wir führen Sie durch eine umfassende Aufschlüsselung der Funktionsweise des Emitterfolgers. Außerdem sehen Sie Details zum Aufbau der Schaltung, ihrer Anwendungen und mehr.

Fangen wir an!

Was ist eine Emitterfolgerschaltung?

Emitter-Follower-Regler

Quelle:Wikimedia Commons

Der Emitterfolger ist das Netzwerk, das Sie erhalten, wenn Sie ein Emitterterminal als Ausgang in einer BJT-Konfiguration verwenden. Außerdem ist das Eingangsbasissignal dieser Konfiguration normalerweise eine Nuance höher als die Ausgangsspannung. Und dies geschieht aufgrund des inhärenten Abfalls von Basis zu Emitter.

Man kann also sagen, dass die Emitterlast in dieser Art von Einzeltransistorschaltung der Basisspannung des Transistors folgt. Und dies geschieht so, dass der Ausgang des Emitteranschlusses immer der Basisspannung abzüglich des Vorwärtsabfalls des Basis-Emitter-Übergangs entspricht.

Wenn Sie den BJT an die Nullversorgungsschiene anschließen, benötigt die Basis normalerweise etwa 0,7 V oder 0,6 V. Und es erfordert die Spannung, um das Gerät innerhalb seines Kollektors auf Emitter umzuschalten. Daher ist der Betriebsmodus dieses Transistors der Standard-Emittermodus.

Bipolartransistor mit NPN-Struktur

Quelle:Wikimedia Commons

Außerdem ist der Wert von 0,6 oder 0,7 V der Durchlassspannungswert des BJT. Interessanterweise wird die Last in dieser Konfiguration immer mit dem Kollektoranschluss des Geräts verbunden.

Darüber hinaus bedeutet dies auch, dass das Gerät optimal gesättigt, vorwärts vorgespannt oder eingeschaltet ist. Dies gilt jedoch nur, solange die Basisspannung des BJT 0,6 V höher ist als die Emitterspannung.

Die Hauptmerkmale des Emitterfolger-Transistors

1. Die Kollektorstromquellen sind gleich dem Emitterstrom. Folglich ist die Konfiguration normalerweise stromreich – wenn Sie den Kollektor direkt mit der positiven Versorgungsschiene verbinden.
2. Wenn Sie die Last zwischen Masse und Emitter anschließen, hat die Basis keine hohe Impedanz. Und es bedeutet auch, dass die Basisschaltung vor einem hohen Weitbereichsstrom geschützt ist. Es braucht also keinen hohen Widerstand zum Schutz. Außerdem ist der Basisanschluss nicht anfällig für eine Verbindung mit der Erdungsschiene über den Emitter.
3. Die Emitterspannung ändert sich, wenn Sie die Basis-Emitter-Übergangsspannung variieren.

Was ist das Arbeitsprinzip der Emitterfolgerschaltung?

Emitter-Follower-Diagramm

Quelle:Wikimedia Commons

Typischerweise hat eine geeignete Emitterfolgerschaltung eine Spannungsverstärkung von etwa eins, d. h. Av @ 1. Wenn es jedoch um die Kollektorspannungsantwort geht, ist die Emitterspannung normalerweise in Phase mit dem Eingangsbasissignal (Vi).

Das bedeutet also, dass die Ausgangs- und Eingangssignale sofort ihre positiven und negativen Spitzenpegel reproduzieren. Außerdem werden Sie feststellen, dass Vo (Ausgangssignalpegel) dem Vi-Eingangssignalpegel folgt. Und es tut dies über eine gleichphasige Beziehung, die seinen Namen „Emitter-Follower“ darstellt.

Daher hat die Emitterfolgerkonfiguration eine niedrige Impedanz am Ausgang und hohe Impedanzmerkmale am Eingang. Und Sie können das Format für die Impedanzanpassung verwenden. Außerdem ist dieses Merkmal das Gegenteil einer Eingangsschaltungskonfiguration mit fester Vorspannung.

Wie baut man eine Emitter-Follower-Schaltung auf?

Emitter-Folger-Schaltplan

Quelle:Wikimedia Commons

Bevor Sie eine Emitterfolgerschaltung bauen, müssen Sie Faktoren berücksichtigen. Beispielsweise müssen Sie den Strom berücksichtigen, der durch den Transistor fließt. Außerdem geht die Grenzfrequenz der AC-Signale in den Eingang und die DC-Spannung, die den Kollektor Ihres Transistors versorgt.

Das heißt, hier sind die Komponenten, die Sie für die Schaltung benötigen:

• Drähte
• Lastwiderstand
• Widerstand (3,3 kΩ)
• Ein Netzteil mit Ausgängen von +15 V, -15 V und Masse
• NPN-Transistor (2N3904)
• Durchhängende Spannungsquelle

Schritte

Schritt 1

Siehe Emitterfolgerschaltung. Gehen Sie dabei wie folgt vor:

1. Positionieren Sie Ihren Transistor richtig. Verbinden Sie dann Ihren Kollektor mit +15V. Und stellen Sie sicher, dass Sie die Dokumentation Ihres Transistors bestätigen, da die Pin-Reihenfolge unterschiedlich sein kann.
2. Verbinden Sie Ihren Emitter mit Ihrem 3,3-kΩ-Widerstand mit -15 V.
3. Bewegen Sie sich zur Basis Ihres Transistors und schließen Sie Ihr durchhängendes Signal an.
4. Befestigen Sie dann Ihre Last am Emitter des Transistors.

Schritt 2

Es ist wichtig, den richtigen Spannungsbereich für den Kollektor und die Basis des NPN-Transistors bereitzustellen. Wenn Sie also ein Spannungssignal an den Boden des Transistors anlegen, lässt der Transistor den Laststromfluss zu. Folglich passt sich der interne Stromfluss des Transistors an, bis Folgendes passiert:

1. Die Spannung an Ihrer Basis sollte 0,6 V höher sein als die Spannung des Emitters.
2. Der meiste Strom (ca. 99 %) kommt vom Kollektor. Also kommt nur etwa 1 % des Stroms, der den Emitter verlässt, von der Basis.

Die erste Bedingung erklärt also, warum das Ausgangssignal des Emitterfolgers dem Eingang folgt.

Die zweite Bedingung gibt einen Überblick darüber, wie ein Emitterfolger den Durchhang verringert. Das heißt, der Emitterfolger kann die Last mit einer großen Strommenge versorgen. Dabei zieht er aus einem absackenden Spannungssignal etwas Strom.

Und das ist möglich, weil nur 1 % des Emitterstroms von der Basis kommt. Außerdem sackt die Spannungsquelle bei einer ähnlichen Lastimpedanzstromaufnahme nur um einen kleinen Betrag (1/100) ab. Mit anderen Worten, der Emitterfolger reduziert den Thevenin-Widerstand der Spannungsquelle um den Faktor 100.

Schritt 3

Wenn Ihr Transistor in einem Emitterfolger aus irgendeinem Grund nicht modifiziert werden kann, um die oben genannten Bedingungen zu erfüllen, müssen Sie Clipping durchführen. Das Transistorpaar kann sich jedoch nur anpassen, wenn die Ausgangsspannung Strom zur rechten Seite der Schaltung sendet. Und wenn die Stromversorgung vom Transistor kommt, erhöht er die Ausgangsspannung (V_OUT ). Die Erhöhung wird fortgesetzt, bis die Basisspannung um 0,6 V geringer ist.

Aber man muss bedenken, dass der Strom nur aus dem Emitter des Transistors fließen kann. Und auf keinen Fall kann der Transistor V_OUT verringern ohne den Wind ganz abzuschneiden. Wenn also der Strom den Transistor verlässt, bleibt ein Spannungsteiler übrig. Und der Spannungsteiler hat zwei Widerstände (3,3 kΩ). Beide Widerstände liegen zwischen -15V und Masse.

In diesem Stadium stellt der Spannungsteiler die Ausgangsspannung auf 7,5 V ein. Und das Signal wird bei -7,5 V abgeschnitten, da der Transistor V_OUT nicht verringern kann unter der Grundlinie.

Allerdings werden Sie das Clipping an der Spitze des Signals bemerken. Schließlich lässt der Transistor den Strom nur vom Kollektor zum Emitter fließen. Außerdem kann es keine Emitterspannung ausgeben, die größer ist als die Kollektorspannung.

Außerdem darf der Ausgang unabhängig vom Eingangssignal +15 V nicht überschreiten. Es kommt also zu Clipping.

Was ist der Unterschied zwischen CE und Emitterfolgerschaltung?

Gemeinsamer Emitter	Emitterfolgeschaltung
Es ist ein einfaches Gerät, das Ihnen hilft, eine Spannungsverstärkung zu erzeugen.	Dieses Gerät wirkt als Spannungspuffer. Und es hilft, Lasten zu fahren.
Wenn Sie den Ausgang vom gemeinsamen Emitter nehmen, erhält er eine Verstärkung von fast zwei.	Wenn Sie den Ausgang der Emitterfolgerschaltung nehmen, werden die Signale nahezu gleichphasig zueinander. Und der Gewinn ist fast eins.

Anwendungen

Sie können eine Emitterfolgerschaltung für die folgenden Anwendungen verwenden:

• Antennentuner
• Akustische Hörner
• Baluns
• Einfacher Motordrehzahlregler
• Hi-Fi-Leistungsverstärker
• Einfache variable Stromversorgung
• Signalgeneratorschaltung

Aufrundung

Sie können die Emitterfolgerschaltung in vielen Anwendungen verwenden. Und das liegt daran, dass der Kurs eine niedrige Ausgangsimpedanz und eine hohe Eingangsimpedanz hat. Außerdem ist das System perfekt für die Impedanzanpassung geeignet.

Allerdings ist es ziemlich einfach, die Emitterfolgerschaltung einzurichten. Alles, was Sie tun müssen, ist, die Konstruktionsdetails zu verstehen und die im Artikel beschriebenen Schritte zu befolgen.

Benötigen Sie Hilfe beim Aufbau Ihrer Schaltung? Oder möchten Sie die beste Emitterfolgerschaltung für Ihr Projekt erhalten? Bitte zögern Sie nicht, uns zu erreichen.