Penguat common collector BJT adalah rangkaian di mana kolektor dan basis BJT berbagi supply input yang sama, maka dinamakan common collector.

Pada artikel kami sebelumnya, kami telah mempelajari dua konfigurasi transistor lainnya, yaitu basis umum dan pemancar umum .

“cara membuat desulfator baterai ”

Pada artikel ini kita membahas desain ketiga dan terakhir yang disebut konfigurasi common-collector atau alternatifnya juga dikenal emitor-pengikut.

Gambar konfigurasi ini ditunjukkan di bawah menggunakan arah aliran arus standar dan notasi tegangan:

konfigurasi common-collector dengan arah arus standar dan notasi tegangan

Fitur Utama Penguat Kolektor Umum

Fitur utama dan tujuan menggunakan konfigurasi common collector BJT adalah pencocokan impedansi .

Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa konfigurasi ini memiliki impedansi masukan yang tinggi dan impedansi keluaran yang rendah.

Fitur ini sebenarnya kebalikan dari dua konfigurasi common-base dan common-emitter lainnya.

Cara Kerja Common Collector Amplifier

Dari gambar di atas kita dapat melihat bahwa beban di sini dipasang dengan pin emitor transistor dan kolektor terhubung ke referensi bersama sehubungan dengan basis (input).

Artinya, kolektor sama untuk beban input dan output. Dengan kata lain, suplai datang ke alas dan kolektor keduanya berbagi polaritas yang sama. Di sini, basis menjadi masukan dan emitor menjadi keluaran.

Menarik untuk dicatat bahwa, meskipun konfigurasinya mirip dengan konfigurasi common-emitter kita sebelumnya, collector dapat terlihat dilampirkan dengan 'Common Source'.

Berkenaan dengan fitur desain, kami tidak harus memasukkan kumpulan karakteristik kolektor umum untuk menetapkan parameter sirkuit.

Untuk semua implementasi praktis, karakteristik keluaran dari konfigurasi common-collector akan sama persis seperti yang diatribusikan untuk common-emitter

Selanjutnya, kita dapat mendesainnya dengan menggunakan karakteristik yang digunakan untuk jaringan pemancar umum .

Untuk setiap konfigurasi kolektor umum, karakteristik keluaran diplot dengan menerapkan I AKU S vs V. EC untuk I yang tersedia B jarak nilai.

Ini menyiratkan bahwa baik common-emitter dan common-collector memiliki nilai arus masukan yang identik.

Untuk mencapai sumbu horizontal untuk common-collector, kita hanya perlu mengubah polaritas tegangan collector-emitter dalam karakteristik common-emitter.

Akhirnya, Anda akan melihat bahwa hampir tidak ada perbedaan dalam skala vertikal pemancar-umum I C , jika ini dipertukarkan dengan I AKU S dalam karakteristik kolektor umum, (karena ∝ ≅ 1).

Saat mendesain sisi input, kita dapat menerapkan karakteristik basis emitor umum untuk mendapatkan data penting.

Batasan Operasi

Untuk setiap BJT, batas operasi mengacu pada wilayah operasional di atas karakteristiknya yang menunjukkan jangkauan maksimum yang dapat ditoleransi dan titik di mana transistor dapat bekerja dengan distorsi minimum.

Gambar berikut menunjukkan bagaimana ini didefinisikan untuk karakteristik BJT.

kurva yang menunjukkan batas operasi di BJT

Anda juga akan menemukan batasan operasi ini pada semua lembar data transistor.

Beberapa dari batasan operasi ini mudah dimengerti, misalnya kita tahu apa itu arus kolektor maksimum (disebut sebagai kontinu arus kolektor dalam lembar data), dan tegangan kolektor-ke-emitor maksimum (biasanya disingkat V. CEO di lembar data).

Untuk contoh BJT yang ditunjukkan pada grafik di atas, kami menemukan I C (maks) ditentukan sebagai 50 mA dan V. CEO sebagai 20 V.

Garis vertikal yang digambar diindikasikan sebagai V. EC (desa) pada karakteristik, menunjukkan V minimum INI yang dapat diimplementasikan tanpa melintasi wilayah non-linier, ditunjukkan dengan nama 'wilayah jenuh'.

The V EC (desa) ditentukan untuk BJT biasanya sekitar 0,3V.

Tingkat disipasi tertinggi mungkin dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Pada gambar karakteristik di atas, disipasi daya kolektor BJT yang diasumsikan ditampilkan sebagai 300mW.

Sekarang pertanyaannya adalah, dengan metode apa kita dapat memplot kurva untuk disipasi daya kolektor, yang ditentukan oleh spesifikasi berikut:

AKU S

Ini menyiratkan bahwa produk V INI dan saya C harus sama dengan 300mW, pada titik mana pun pada karakteristiknya.

Jika misalkan saya C memiliki nilai maksimum 50mA, menggantikannya dalam persamaan di atas memberi kita hasil sebagai berikut:

Hasil di atas memberi tahu kita bahwa jika saya C = 50mA, lalu V INI akan menjadi 6V pada kurva disipasi daya, seperti yang dibuktikan pada Gambar 3.22.

Sekarang jika kita memilih V INI dengan nilai tertinggi 20V, maka I C level akan seperti yang diperkirakan di bawah ini:

Ini menetapkan titik kedua di atas kurva daya.

Sekarang jika kita memilih level I C sekitar pertengahan jalan, katakanlah pada 25mA, dan terapkan pada level resultan dari V. INI , maka kami mendapatkan solusi berikut:

Hal yang sama juga dibuktikan pada Gambar 3.22.

3 poin yang dijelaskan dapat diterapkan secara efektif untuk mendapatkan nilai perkiraan kurva aktual. Tidak diragukan lagi kami dapat menggunakan lebih banyak jumlah poin untuk estimasi dan mendapatkan akurasi yang lebih baik, namun perkiraan menjadi cukup untuk sebagian besar aplikasi.

Area yang bisa dilihat di bawah I C = Saya CEO disebut wilayah cut-off . Wilayah ini tidak boleh dijangkau untuk memastikan kerja BJT yang bebas distorsi.

Referensi Lembar Data

Anda akan melihat banyak lembar data hanya menyediakan I CBO nilai. Dalam situasi seperti itu kita dapat menerapkan rumusnya

saya CEO = βI CBO. Ini akan membantu kami untuk mendapatkan pemahaman yang mendekati tentang level cut-off dengan tidak adanya kurva karakteristik.

Dalam kasus di mana Anda tidak dapat mengakses kurva karakteristik dari lembar data yang diberikan, mungkin penting bagi Anda untuk mengonfirmasi bahwa nilai I C, V. INI , dan produk mereka V INI x saya C tetap dalam kisaran seperti yang ditentukan berikut ini Persamaan 3.17.

Ringkasan

Kolektor umum adalah konfigurasi transistor terkenal (BJT) di antara tiga konfigurasi dasar lainnya, dan digunakan setiap kali transistor perlu berada dalam mode buffer, atau sebagai buffer tegangan.

Bagaimana Menghubungkan Amplifier Kolektor Umum

Dalam konfigurasi ini basis transistor disambungkan untuk menerima suplai pemicu input, ujung emitor dihubungkan sebagai output, dan kolektor dihubungkan dengan suplai positif, sehingga kolektor menjadi terminal umum di seluruh suplai pemicu basis Vbb dan suplai positif Vdd aktual.

Hubungan umum ini memberinya nama sebagai kolektor umum.

Konfigurasi BJT common collector juga disebut rangkaian pengikut emitor karena alasan sederhana bahwa tegangan emitor mengikuti tegangan basis dengan mengacu pada arde, yang berarti timbal emitor memulai tegangan hanya ketika tegangan basis mampu melewati 0.6V menandai.

Oleh karena itu, jika misalnya tegangan basis adalah 6V, maka tegangan emitor akan menjadi 5,4V, karena emitor harus memberikan penurunan 0,6V atau leverage ke tegangan basis agar transistor dapat bekerja, dan karenanya dinamai pengikut emitor.

Secara sederhana, tegangan emitor akan selalu lebih kecil dengan faktor sekitar 0.6V daripada tegangan basis karena kecuali penurunan biasing ini dipertahankan, transistor tidak akan pernah bekerja. Yang pada gilirannya berarti tidak ada tegangan yang dapat muncul di terminal emitor, oleh karena itu tegangan emitor secara konstan mengikuti tegangan basis yang menyesuaikan dirinya sendiri dengan perbedaan sekitar -0.6V.

Cara Kerja Emitter Follower

Mari kita asumsikan kita menerapkan 0,6V di dasar BJT dalam rangkaian kolektor umum. Ini akan menghasilkan tegangan nol pada emitor, karena transistor tidak sepenuhnya dalam keadaan konduksi.

Sekarang misalkan tegangan ini perlahan-lahan meningkat menjadi 1V, ini memungkinkan timah emitor menghasilkan tegangan yang mungkin sekitar 0,4V, sama seperti tegangan basis ini dinaikkan menjadi 1,6V akan membuat emitor mengikuti hingga sekitar 1V ... . ini menunjukkan bagaimana emitor terus mengikuti basis dengan perbedaan sekitar 0,6V, yang merupakan tingkat bias tipikal atau optimal dari setiap BJT.

Rangkaian transistor common collector akan menunjukkan Gain tegangan persatuan, yang berarti penguatan tegangan untuk konfigurasi ini tidak terlalu mengesankan, melainkan hanya setara dengan input.

Secara matematis hal di atas dapat dinyatakan sebagai:

${A_mathrm {v}} = {v_mathrm {out} lebih dari v_mathrm {in}} sekitar 1$

Versi PNP dari sirkuit pengikut emitor, semua polaritas dibalik.

Bahkan penyimpangan tegangan terkecil pada dasar transistor common collector diduplikasi di seluruh kabel emitor, yang sampai batas tertentu bergantung pada penguatan (Hfe) transistor dan resistansi beban yang terpasang).

Manfaat utama dari rangkaian ini adalah fitur impedansi masukannya yang tinggi, yang memungkinkan rangkaian untuk bekerja secara efisien terlepas dari arus masukan atau hambatan beban, yang berarti bahkan beban yang sangat besar dapat dioperasikan secara efisien dengan masukan yang memiliki arus minimal.

Itulah mengapa kolektor umum digunakan sebagai penyangga, yang berarti tahap yang secara efisien mengintegrasikan operasi beban tinggi dari sumber arus yang relatif lemah (misalnya sumber TTL atau Arduino)

Impedansi masukan tinggi dinyatakan dengan rumus:

$r_mathrm {dalam} kira-kira beta_0 R_mathrm {E}$

dan impedansi keluaran yang kecil, sehingga dapat menggerakkan beban resistansi rendah:

$r_mathrm {out} kira-kira {R_mathrm {E}} | {R_mathrm {source} melalui beta_0}$

Secara praktis melihat, resistor emitor bisa secara signifikan lebih besar dan karena itu dapat diabaikan dalam rumus di atas, yang akhirnya memberi kita hubungan:

$r_mathrm {out} kira-kira {R_mathrm {source} selama beta_0}$

Keuntungan Saat Ini

Keuntungan arus untuk konfigurasi transistor common collector tinggi, karena collector yang terhubung langsung dengan garis positif dapat melewatkan jumlah arus penuh yang diperlukan ke beban yang terpasang melalui lead emitor.

Oleh karena itu, jika Anda bertanya-tanya berapa banyak arus yang dapat diberikan oleh pengikut emitor untuk beban, yakinlah bahwa tidak akan menjadi masalah karena beban akan selalu didorong dengan arus optimal dari konfigurasi ini.