ట్రాన్సిస్టర్ కామన్ కలెక్టర్

BJT కామన్ కలెక్టర్ యాంప్లిఫైయర్ అనేది ఒక సర్క్యూట్, దీనిలో కలెక్టర్ మరియు BJT యొక్క బేస్ ఒక సాధారణ ఇన్పుట్ సరఫరాను పంచుకుంటాయి, అందుకే దీనికి సాధారణ కలెక్టర్ అని పేరు.

మా మునుపటి వ్యాసాలలో మేము ఇతర రెండు ట్రాన్సిస్టర్ కాన్ఫిగరేషన్లను నేర్చుకున్నాము, అవి కామన్-బేస్ ఇంకా సాధారణ-ఉద్గారిణి .

ఈ వ్యాసంలో మేము మూడవ మరియు చివరి రూపకల్పనను చర్చిస్తాము సాధారణ-కలెక్టర్ కాన్ఫిగరేషన్ లేదా ప్రత్యామ్నాయంగా ఇది కూడా అంటారు ఉద్గారిణి-అనుచరుడు.

ప్రామాణిక ప్రస్తుత ప్రవాహ దిశలు మరియు వోల్టేజ్ సంకేతాలను ఉపయోగించి ఈ కాన్ఫిగరేషన్ యొక్క చిత్రం క్రింద చూపబడింది:

కామన్ కలెక్టర్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క ప్రధాన లక్షణం

BJT కామన్ కలెక్టర్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను ఉపయోగించడం యొక్క ప్రధాన లక్షణం మరియు ఉద్దేశ్యం ఇంపెడెన్స్-మ్యాచింగ్ .

ఈ కాన్ఫిగరేషన్ అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ మరియు తక్కువ అవుట్పుట్ ఇంపెడెన్స్ కలిగి ఉండటం దీనికి కారణం.

ఈ లక్షణం వాస్తవానికి ఇతర రెండు ప్రతిరూపాలకు సాధారణం-బేస్ ఒక సాధారణ-ఉద్గారిణి ఆకృతీకరణలకు వ్యతిరేకం.

కామన్ కలెక్టర్ యాంప్లిఫైయర్ ఎలా పనిచేస్తుంది

పై బొమ్మ నుండి మనం ఇక్కడ లోడ్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఉద్గారిణి పిన్‌తో జతచేయబడిందని మరియు కలెక్టర్ బేస్ (ఇన్‌పుట్) కు సంబంధించి సాధారణ సూచనతో అనుసంధానించబడిందని చూడవచ్చు.

అర్థం, కలెక్టర్ ఇన్పుట్ మరియు అవుట్పుట్ లోడ్ రెండింటికీ సాధారణం. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, బేస్కు వచ్చే సరఫరా మరియు కలెక్టర్ రెండూ సాధారణ ధ్రువణతను పంచుకుంటాయి. ఇక్కడ, బేస్ ఇన్పుట్ అవుతుంది మరియు ఉద్గారిణి అవుట్పుట్ అవుతుంది.

కాన్ఫిగరేషన్ మా మునుపటి సాధారణ-ఉద్గారిణి కాన్ఫిగరేషన్‌ను పోలి ఉన్నప్పటికీ, కలెక్టర్ 'కామన్ సోర్స్'తో జతచేయబడిందని గమనించడం ఆసక్తికరంగా ఉంటుంది.

డిజైన్ లక్షణాలకు సంబంధించి, సర్క్యూట్ పారామితులను స్థాపించడానికి మేము సాధారణ కలెక్టర్ లక్షణాల సమితిని చేర్చాల్సిన అవసరం లేదు.

అన్ని ఆచరణాత్మక అమలుల కోసం, సాధారణ-కలెక్టర్ కాన్ఫిగరేషన్ యొక్క అవుట్పుట్ లక్షణాలు సాధారణ-ఉద్గారిణికి ఆపాదించబడిన విధంగా ఖచ్చితమైనవి

థర్ఫియర్, మేము దీనిని ఉపయోగించిన లక్షణాలను ఉపయోగించడం ద్వారా రూపొందించవచ్చు సాధారణ-ఉద్గారిణి నెట్‌వర్క్ .

ప్రతి సాధారణ-కలెక్టర్ కాన్ఫిగరేషన్ కోసం, అవుట్పుట్ లక్షణాలు I ను వర్తింపజేయడం ద్వారా ప్లాట్ చేయబడతాయి IS vs వి EC అందుబాటులో ఉన్న నేను బి విలువల పరిధి.

సాధారణ-ఉద్గారిణి మరియు సాధారణ-కలెక్టర్ రెండూ ఒకేలా ఇన్‌పుట్ ప్రస్తుత విలువలను కలిగి ఉన్నాయని ఇది సూచిస్తుంది.

సాధారణ-కలెక్టర్ కోసం క్షితిజ సమాంతర అక్షాన్ని సాధించడానికి, మేము సాధారణ-ఉద్గారిణి లక్షణాలలో కలెక్టర్-ఉద్గారిణి వోల్టేజ్ యొక్క ధ్రువణతను మార్చాలి.

చివరగా, ఒక సాధారణ-ఉద్గారిణి I యొక్క నిలువు స్కేల్‌లో ఎటువంటి తేడా లేదని మీరు చూస్తారు సి , ఇది నాతో పరస్పరం మార్చుకుంటే IS సాధారణ-కలెక్టర్ లక్షణాలలో, (∝ ≅ 1 నుండి).

ఇన్పుట్ వైపు రూపకల్పన చేస్తున్నప్పుడు, అవసరమైన డేటాను సాధించడానికి మేము సాధారణ-ఉద్గారిణి మూల లక్షణాలను వర్తింపజేయవచ్చు.

ఆపరేషన్ యొక్క పరిమితులు

ఏదైనా BJT కోసం ఆపరేషన్ యొక్క పరిమితులు దాని లక్షణాలపై కార్యాచరణ ప్రాంతాన్ని సూచిస్తాయి, ఇది దాని గరిష్ట సహించదగిన పరిధిని మరియు ట్రాన్సిస్టర్ కనీస వక్రీకరణలతో పనిచేయగల బిందువును సూచిస్తుంది.

కింది చిత్రం BJT లక్షణాల కోసం ఇది ఎలా నిర్వచించబడిందో చూపిస్తుంది.

మీరు అన్ని ట్రాన్సిస్టర్ డేటాషీట్లలో ఈ ఆపరేషన్ పరిమితులను కూడా కనుగొంటారు.

ఈ ఆపరేషన్ యొక్క కొన్ని పరిమితులు సులభంగా అర్థమయ్యేవి, ఉదాహరణకు గరిష్ట కలెక్టర్ కరెంట్ అంటే ఏమిటో మాకు తెలుసు (దీనిని సూచిస్తారు నిరంతర డేటాషీట్లలో కలెక్టర్ కరెంట్), మరియు గరిష్ట కలెక్టర్-టు-ఎమిటర్ వోల్టేజ్ (సాధారణంగా V గా సంక్షిప్తీకరించబడుతుంది సియిఒ డేటాషీట్లలో).

పై గ్రాఫ్‌లో BJT ప్రదర్శించిన ఉదాహరణ కోసం, నేను కనుగొన్నాను సి (గరిష్టంగా) 50 mA మరియు V గా పేర్కొనబడింది సియిఒ 20 వి.

డ్రా చేసిన నిలువు వరుస V గా సూచించబడింది EC (గ్రామం) లక్షణంపై, కనిష్ట V ని ప్రదర్శిస్తుంది ఇది ఇది నాన్-లీనియర్ ప్రాంతాన్ని దాటకుండా అమలు చేయవచ్చు, ఇది 'సంతృప్త ప్రాంతం' పేరుతో సూచించబడుతుంది.

వి EC (గ్రామం) BJT ల కోసం పేర్కొన్నది సాధారణంగా 0.3V చుట్టూ ఉంటుంది.

కింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి సాధ్యమైనంత ఎక్కువ వెదజల్లే స్థాయి లెక్కించబడుతుంది:

పై లక్షణ చిత్రంలో, B హించిన BJT యొక్క కలెక్టర్ శక్తి వెదజల్లు 300mW గా చూపబడింది.

ఇప్పుడు ప్రశ్న ఏమిటంటే, ఈ క్రింది స్పెసిఫికేషన్ల ద్వారా నిర్వచించబడిన కలెక్టర్ శక్తి వెదజల్లడానికి మేము వక్రతను ప్లాట్ చేయగల పద్ధతి ఏమిటి:

IS

ఇది V యొక్క ఉత్పత్తి అని సూచిస్తుంది ఇది మరియు నేను సి లక్షణాలపై ఏ సమయంలోనైనా 300mW కి సమానంగా ఉండాలి.

నేను అనుకుంటే సి 50mA యొక్క గరిష్ట విలువను కలిగి ఉంది, పై సమీకరణంలో దీనిని ప్రత్యామ్నాయం చేయడం ఈ క్రింది ఫలితాలను ఇస్తుంది:

పై ఫలితాలు నేను ఉంటే సి = 50 ఎంఏ, తరువాత వి ఇది అంజీర్ 3.22 లో నిరూపించబడినట్లుగా, విద్యుత్ వెదజల్లే వక్రరేఖపై 6 వి ఉంటుంది.

ఇప్పుడు మనం V ని ఎంచుకుంటే ఇది 20V యొక్క అత్యధిక విలువతో, తరువాత I. సి స్థాయి క్రింద అంచనా వేయబడుతుంది:

ఇది శక్తి వక్రరేఖపై రెండవ బిందువును ఏర్పాటు చేస్తుంది.

ఇప్పుడు మనం I స్థాయిని ఎంచుకుంటే సి మిడ్-వే చుట్టూ, 25mA వద్ద చెప్పండి మరియు V యొక్క ఫలిత స్థాయిలో వర్తించండి ఇది , అప్పుడు మేము ఈ క్రింది పరిష్కారాన్ని పొందుతాము:

అంజీర్ 3.22 లో కూడా ఇదే నిరూపించబడింది.

వివరించిన 3 పాయింట్లు వాస్తవ వక్రరేఖ యొక్క సుమారు విలువను పొందడానికి సమర్థవంతంగా వర్తించవచ్చు. మేము అంచనా కోసం ఎక్కువ సంఖ్యలో పాయింట్లను ఉపయోగించగలము మరియు మరింత మెరుగైన ఖచ్చితత్వాన్ని పొందగలము అనడంలో సందేహం లేదు, అయినప్పటికీ చాలా అనువర్తనాలకు సుమారుగా సరిపోతుంది.

నేను క్రింద చూడగల ప్రాంతం సి = నేను సియిఒ అంటారు కట్-ఆఫ్ ప్రాంతం . BJT యొక్క వక్రీకరణ రహిత పనిని నిర్ధారించడానికి ఈ ప్రాంతాన్ని చేరుకోకూడదు.

డేటాషీట్ సూచన

నేను చాలా డేటాషీట్లను I మాత్రమే అందిస్తాను CBO విలువ. అటువంటి పరిస్థితులలో మనం సూత్రాన్ని అన్వయించవచ్చు

నేను CEO = βI CBO. లక్షణ వక్రతలు లేనప్పుడు కట్-ఆఫ్ స్థాయికి సంబంధించి సుమారుగా అవగాహన పొందడానికి ఇది మాకు సహాయపడుతుంది.

ఇచ్చిన డేటాషీట్ నుండి మీరు లక్షణ వక్రతలను యాక్సెస్ చేయలేకపోతున్న సందర్భాల్లో, I యొక్క విలువలు అని ధృవీకరించడం మీకు అత్యవసరం. సి, వి ఇది , మరియు వారి ఉత్పత్తి V. ఇది x I. సి కింది వాటిలో పేర్కొన్న విధంగా పరిధిలో ఉండండి Eq 3.17.

సారాంశం

సాధారణ కలెక్టర్ ఇతర మూడు ప్రాథమిక వాటిలో బాగా తెలిసిన ట్రాన్సిస్టర్ (BJT) కాన్ఫిగరేషన్, మరియు ట్రాన్సిస్టర్ బఫర్ మోడ్‌లో లేదా వోల్టేజ్ బఫర్‌గా ఉండటానికి అవసరమైనప్పుడు ఉపయోగించబడుతుంది.

కామన్ కలెక్టర్ యాంప్లిఫైయర్‌ను ఎలా కనెక్ట్ చేయాలి

ఈ కాన్ఫిగరేషన్‌లో ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ ఇన్‌పుట్ ట్రిగ్గర్ సరఫరాను స్వీకరించడానికి వైర్డు చేయబడింది, ఉద్గారిణి సీసం అవుట్‌పుట్‌గా అనుసంధానించబడి ఉంటుంది మరియు కలెక్టర్ సానుకూల సరఫరాతో కట్టిపడేశాయి, అంటే కలెక్టర్ బేస్ ట్రిగ్గర్ సరఫరాలో సాధారణ టెర్మినల్ అవుతుంది Vbb మరియు వాస్తవ Vdd సానుకూల సరఫరా.

ఈ సాధారణ కనెక్షన్ దీనికి సాధారణ కలెక్టర్ అని పేరు ఇస్తుంది.

సాధారణ కలెక్టర్ BJT కాన్ఫిగరేషన్‌ను ఉద్గారిణి వోల్టేజ్ భూమికి సూచనగా బేస్ వోల్టేజ్‌ను అనుసరిస్తుందనే సాధారణ కారణం వల్ల ఉద్గారిణి అనుచరుడు సర్క్యూట్ అని కూడా పిలుస్తారు, అంటే బేస్ వోల్టేజ్ 0.6V ని దాటగలిగినప్పుడే ఉద్గారిణి సీసం వోల్టేజ్‌ను ప్రారంభిస్తుంది. గుర్తు.

అందువల్ల, ఉదాహరణకు బేస్ వోల్టేజ్ 6 వి అయితే, ఉద్గారిణి వోల్టేజ్ 5.4 వి అవుతుంది, ఎందుకంటే ట్రాన్సిస్టర్‌ను నిర్వహించడానికి ఎమిటర్ బేస్ వోల్టేజ్‌కి 0.6 వి డ్రాప్ లేదా పరపతిని అందించాలి, అందువల్ల పేరు ఉద్గారిణి అనుచరుడు.

సరళంగా చెప్పాలంటే, ఉద్గారిణి వోల్టేజ్ బేస్ వోల్టేజ్ కంటే 0.6V కారకం ద్వారా ఎల్లప్పుడూ తక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఈ బయాసింగ్ డ్రాప్ నిర్వహించబడకపోతే ట్రాన్సిస్టర్ ఎప్పుడూ నిర్వహించదు. దీని అర్థం ఉద్గారిణి టెర్మినల్ వద్ద వోల్టేజ్ కనిపించదు, కాబట్టి ఉద్గారిణి వోల్టేజ్ నిరంతరం -0.6V తేడాతో బేస్ వోల్టేజ్‌ను సర్దుబాటు చేస్తుంది.

ఉద్గారిణి అనుచరుడు ఎలా పనిచేస్తాడు

మేము ఒక సాధారణ కలెక్టర్ సర్క్యూట్లో BJT యొక్క బేస్ వద్ద 0.6V ని వర్తింపజేద్దాం. ఇది ఉద్గారిణి వద్ద సున్నా వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఎందుకంటే ట్రాన్సిస్టర్ కేవలం కండక్టింగ్ స్థితిలో లేదు.

ఇప్పుడు ఈ వోల్టేజ్ నెమ్మదిగా 1 వికి పెరుగుతుందని అనుకుందాం, ఇది ఉద్గారిణి సీసం 0.4 వి చుట్టూ ఉండే వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, అదేవిధంగా ఈ బేస్ వోల్టేజ్ 1.6 వికి పెరిగినట్లే ఉద్గారిణి 1 వి వరకు అనుసరించేలా చేస్తుంది ... .ఇది ఉద్గారిణి 0.6V వ్యత్యాసంతో బేస్ను ఎలా అనుసరిస్తుందో చూపిస్తుంది, ఇది ఏదైనా BJT యొక్క విలక్షణమైన లేదా సరైన పక్షపాత స్థాయి.

ఒక సాధారణ కలెక్టర్ ట్రాన్సిస్టర్ సర్క్యూట్ ఐక్యత వోల్టేజ్ లాభం ప్రదర్శిస్తుంది, అంటే ఈ కాన్ఫిగరేషన్ కోసం వోల్టేజ్ లాభం చాలా ఆకట్టుకోదు, ఇన్పుట్తో సమానంగా ఉంటుంది.

గణితశాస్త్రంలో పై విధంగా ఇలా వ్యక్తీకరించవచ్చు:

ఉద్గారిణి అనుచరుడు సర్క్యూట్ యొక్క PNP వెర్షన్, అన్ని ధ్రువణతలు తారుమారు చేయబడతాయి.

ఒక సాధారణ కలెక్టర్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ వద్ద ఉన్న అతిచిన్న వోల్టేజ్ విచలనాలు కూడా ఉద్గారిణి సీసం అంతటా నకిలీ చేయబడతాయి, ఇది కొంతవరకు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క లాభం (Hfe) మరియు జతచేయబడిన లోడ్ యొక్క నిరోధకతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ఈ సర్క్యూట్ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం దాని అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ లక్షణం, ఇది ఇన్పుట్ కరెంట్ లేదా లోడ్ నిరోధకతతో సంబంధం లేకుండా సర్క్యూట్ సమర్థవంతంగా పనిచేయడానికి అనుమతిస్తుంది, అనగా భారీ లోడ్లు కూడా తక్కువ కరెంట్ ఉన్న ఇన్పుట్లతో సమర్థవంతంగా నిర్వహించబడతాయి.

అందువల్ల ఒక సాధారణ కలెక్టర్‌ను బఫర్‌గా ఉపయోగిస్తారు, అనగా సాపేక్షంగా బలహీనమైన ప్రస్తుత మూలం నుండి అధిక లోడ్ కార్యకలాపాలను సమర్ధవంతంగా అనుసంధానించే దశ (ఉదాహరణకు TTL లేదా Arduino మూలం)

అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్ సూత్రంతో వ్యక్తీకరించబడింది:

మరియు చిన్న అవుట్పుట్ ఇంపెడెన్స్, కాబట్టి ఇది తక్కువ-నిరోధక లోడ్లను నడపగలదు:

ఆచరణాత్మకంగా చూస్తే, ఉద్గారిణి నిరోధకం గణనీయంగా పెద్దదిగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల పై సూత్రంలో విస్మరించవచ్చు, ఇది చివరకు మనకు సంబంధాన్ని ఇస్తుంది:

ప్రస్తుత లాభం

సాధారణ కలెక్టర్ ట్రాన్సిస్టర్ కాన్ఫిగరేషన్ కోసం ప్రస్తుత లాభం అధికంగా ఉంది, ఎందుకంటే కలెక్టర్ సానుకూల రేఖతో నేరుగా అనుసంధానించబడి ఉండడం వలన ఉద్గారిణి సీసం ద్వారా జతచేయబడిన లోడ్‌కు అవసరమైన మొత్తం విద్యుత్తును జతచేయగలదు.

అందువల్ల ఉద్గారిణి అనుచరుడు లోడ్‌కు ఎంత కరెంట్ ఇవ్వగలరని మీరు ఆలోచిస్తున్నట్లయితే, మిగిలినవి ఈ కాన్ఫిగరేషన్ నుండి సరైన కరెంట్‌తో లోడ్ అవుతున్నందున అది సమస్య కాదని హామీ ఇస్తుంది.

ఉదాహరణ BJT కామన్ కలెక్టర్ కోసం అప్లికేషన్ సర్క్యూట్లు

ఉద్గారిణి అనుచరుడు లేదా సాధారణ కలెక్టర్ ట్రాన్సిస్టర్ అప్లికేషన్ సర్క్యూట్ల యొక్క కొన్ని క్లాసిక్ ఉదాహరణలు క్రింది ఉదాహరణలలో చూడవచ్చు.

100 amp వేరియబుల్ వోల్టేజ్ విద్యుత్ సరఫరా సర్క్యూట్

సింగిల్ ట్రాన్సిస్టర్ ఉపయోగించి DC సెల్ ఫోన్ ఛార్జర్ సర్క్యూట్

సింగిల్ ట్రాన్సిస్టర్ హై కరెంట్ బ్యాటరీ ఛార్జర్ సర్క్యూట్