Der Common-Collector-Verstärker

Common Collector (Emitter-Follower) Verstärker.

Die Ergebnisse der SPICE-Simulation in Abbildung unten zeigen, dass die Ausgabe der Eingabe folgt. Der Ausgang hat dieselbe Spitze-zu-Spitze-Amplitude wie der Eingang. Allerdings wird der DC-Pegel um einen Abfall der VBE-Diode nach unten verschoben.

Gemeinsamer Kollektor (Emitter-Follower):Ausgang V(3) folgt Eingang V(1) minus 0,7 V VBE Abfall.

Hier ist eine weitere Ansicht der Schaltung (Abbildung unten) mit Oszilloskopen, die mit mehreren Points of Interest verbunden sind.

Die nicht invertierende Spannungsverstärkung des gemeinsamen Kollektors liegt sehr nahe bei 1.

Da diese Verstärkerkonfiguration keine Spannungsverstärkung bietet (tatsächlich hat sie eine Spannungsverstärkung von etwas weniger als 1), ist der einzige Verstärkungsfaktor der Strom. Die im vorherigen Abschnitt untersuchte Verstärkerkonfiguration mit gemeinsamem Emitter hatte eine Stromverstärkung gleich dem β des Transistors, ist, dass der Eingangsstrom durch die Basis und der Ausgangsstrom (Last) durch den Kollektor floss, und β ist per Definition der Verhältnis zwischen Kollektor- und Basisstrom. In der Common-Collector-Konfiguration liegt die Last jedoch in Reihe mit dem Emitter, und daher ist ihr Strom gleich dem Emitterstrom. Mit dem Kollektorstrom führenden Emitter und Basisstrom, die Last in diesem Verstärkertyp wird vom gesamten Strom des Kollektors durchflossen plus der Eingangsstrom der Basis. Dies ergibt eine Stromverstärkung von β plus 1:

Auch hier können PNP-Transistoren in der Common-Collector-Konfiguration genauso verwendet werden wie NPN-Transistoren. Die Verstärkungsberechnungen sind alle gleich, ebenso wie die Nichtinvertierung des verstärkten Signals. Der einzige Unterschied besteht in den Spannungspolaritäten und Stromrichtungen, die in der folgenden Abbildung dargestellt sind.

PNP-Version des Common-Collector-Verstärkers.

Eine beliebte Anwendung des Common-Collector-Verstärkers ist für geregelte Gleichstromversorgungen, bei denen eine ungeregelte (variierende) Gleichspannungsquelle auf einen bestimmten Pegel begrenzt wird, um eine geregelte (konstante) Spannung an eine Last zu liefern. Natürlich bieten Zener-Dioden bereits diese Funktion der Spannungsregelung, die in der Abbildung unten gezeigt wird.

Zener-Dioden-Spannungsregler.

Bei dieser direkten Verwendung ist jedoch die Strommenge, die der Last zugeführt werden kann, normalerweise ziemlich begrenzt. Im Wesentlichen reguliert diese Schaltung die Spannung über der Last, indem sie den Strom durch den Reihenwiderstand auf einem ausreichend hohen Niveau hält, um die gesamte überschüssige Stromquellenspannung darüber abzusenken, wobei die Zener-Diode mehr oder weniger Strom zieht, um die Spannung über sich selbst zu halten stetig.

Eine beliebte Möglichkeit, die Strombelastbarkeit einer solchen Reglerschaltung zu erhöhen, besteht darin, einen Common-Collector-Transistor zu verwenden, um den Strom zur Last zu verstärken, so dass die Zener-Dioden-Schaltung nur die Strommenge verarbeiten muss, die zum Treiben der Basis von . erforderlich ist der Transistor.

Gemeinsame Kollektoranwendung:Spannungsregler.

Es gibt nur eine Einschränkung bei diesem Ansatz:Die Lastspannung wird aufgrund des Basis-Emitter-Abfalls des Transistors um 0,7 Volt ungefähr 0,7 Volt niedriger sein als die Zener-Diodenspannung. Da diese 0,7-Volt-Differenz über einen weiten Laststrombereich ziemlich konstant ist, kann für die Anwendung eine Zener-Diode mit einer um 0,7 Volt höheren Nennleistung gewählt werden.

Manchmal reicht die hohe Stromverstärkung einer Single-Transistor-Common-Collector-Konfiguration für eine bestimmte Anwendung nicht aus. Wenn dies der Fall ist, können mehrere Transistoren in einer beliebten Konfiguration, die als Darlington-Paar bekannt ist, zusammengeschaltet werden , nur eine Erweiterung des Common-Collector-Konzepts, das in der Abbildung unten gezeigt wird.

Ein NPN Darlington-Paar.

Darlington-Paare platzieren im Wesentlichen einen Transistor als gemeinsame Kollektorlast für einen anderen Transistor und vervielfachen so ihre Stromverstärkungen. Der Basisstrom durch den oberen linken Transistor wird durch den Emitter dieses Transistors verstärkt, der direkt mit der Basis des unteren rechten Transistors verbunden ist, wo der Strom wieder verstärkt wird. Die Gesamtstromverstärkung ist wie folgt:

Die Spannungsverstärkung ist immer noch fast gleich 1, wenn die gesamte Baugruppe in Common-Collector-Manier an eine Last angeschlossen ist, obwohl die Lastspannung ganze 1,4 Volt niedriger ist als die in der Abbildung unten gezeigte Eingangsspannung.

Der auf einem Darlington-Paar basierende Common-Collector-Verstärker verliert zwei VBE-Diodenabfälle.

Darlington-Paare können als diskrete Einheiten (zwei Transistoren im selben Gehäuse) erworben oder aus einem Paar einzelner Transistoren aufgebaut werden. Wenn eine noch höhere Stromverstärkung gewünscht wird, als mit einem Paar erzielt werden kann, können natürlich Darlington-Triplett- oder -Vierfachbaugruppen konstruiert werden.

RÜCKBLICK:

• Gemeinsamer Sammler Transistorverstärker werden so genannt, weil sich die Eingangs- und Ausgangsspannungspunkte die Kollektorleitung des Transistors gemeinsam teilen, ohne Berücksichtigung von Netzteilen.
• Der Common-Collector-Verstärker wird auch als Emitterfolger bezeichnet.
• Die Ausgangsspannung eines Common-Collector-Verstärkers ist in Phase mit der Eingangsspannung, was den Common-Collector zu einem nichtinvertierenden macht Verstärkerschaltung.
• Die Stromverstärkung eines Common-Collector-Verstärkers ist gleich β plus 1. Die Spannungsverstärkung ist ungefähr gleich 1 (in der Praxis nur ein bisschen weniger).
• Ein Darlington-Paar ist ein Paar von Transistoren, die „huckepack“ aufeinander gesteckt sind, sodass der Emitter des einen Stroms in Common-Collector-Form an die Basis des anderen speist. Das Ergebnis ist eine Gesamtstromverstärkung gleich dem Produkt (Multiplikation) ihrer einzelnen gemeinsamen Kollektorstromverstärkungen (β plus 1).

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Klasse-A-BJT-Verstärker