Inseguitore di emettitore e amplificatore Darlington
Il follower dell'emettitore e l'amplificatore darlington sono gli esempi più comuni di amplificatori di feedback. Questi sono quelli maggiormente utilizzati con un numero di applicazioni.
Emettitore Follower
Il circuito del follower dell'emettitore ha un posto di rilievo negli amplificatori di feedback. Il follower dell'emettitore è un caso di circuito di feedback di corrente negativo. Viene utilizzato principalmente come amplificatore dell'ultimo stadio nei circuiti del generatore di segnali.
Le caratteristiche importanti di Emitter Follower sono:
- Ha un'elevata impedenza di ingresso
- Ha una bassa impedenza di uscita
- È il circuito ideale per l'adattamento dell'impedenza
Tutte queste caratteristiche ideali consentono molte applicazioni per il circuito inseguitore di emettitore. Questo è un circuito amplificatore di corrente che non ha guadagno di tensione.
Costruzione
I dettagli costruttivi di un circuito inseguitore di emettitore sono quasi simili a un normale amplificatore. La differenza principale è che il carico R L è assente al terminale del collettore, ma presente al terminale di emettitore del circuito. Così l'uscita è presa dal terminale di emettitore invece che dal terminale del collettore.
La polarizzazione è fornita dal metodo del resistore di base o dal metodo del divisore potenziale. La figura seguente mostra lo schema elettrico di un inseguitore di emettitore.
Operazione
La tensione del segnale di ingresso applicata tra la base e l'emettitore sviluppa una tensione di uscita V o ai capi di R E , che si trova nella sezione dell'emettitore. Perciò,
$$ V_o = I_E R_E $$
L'intera corrente di uscita viene applicata all'ingresso tramite feedback. Quindi,
$$ V_f = V_o $$
Poiché la tensione di uscita sviluppata attraverso R L è proporzionale alla corrente dell'emettitore, questo circuito inseguitore di emettitore è un circuito di retroazione di corrente. Quindi,
$$ \ beta = \ frac {V_f} {V_o} = 1 $$
Si rileva inoltre che la tensione del segnale in ingresso al transistore (= V i ) è uguale alla differenza di V s e V o esempio,
$$ V_i = V_s - V_o $$
Quindi il feedback è negativo.
Caratteristiche
Le caratteristiche principali del follower dell'emettitore sono le seguenti:
- Nessun guadagno di tensione. In effetti, il guadagno di tensione è quasi 1.
- Guadagno di corrente e guadagno di potenza relativamente elevati.
- Alta impedenza di ingresso e bassa impedenza di uscita.
- Le tensioni di ingresso e di uscita CA sono in fase.
Guadagno di tensione del follower dell'emettitore
Poiché il circuito del follower dell'emettitore è prominente, proviamo a ottenere l'equazione per il guadagno di tensione di un circuito del follower dell'emettitore. Il nostro circuito Emitter Follower ha il seguente aspetto:
Se viene disegnato un circuito equivalente in CA del circuito sopra, apparirebbe come quello sotto, poiché il condensatore di bypass dell'emettitore è assente.
La resistenza AC r E del circuito dell'emettitore è data da
$$ r_E = r'_E + R_E $$
Dove
$$ r'_E = \ frac {25 mV} {I_E} $$
Per trovare il guadagno di tensione dell'amplificatore, la figura sopra può essere sostituita dalla figura seguente.
Si noti che la tensione di ingresso viene applicata attraverso la resistenza CA del circuito dell'emettitore, ovvero (r ' E + R E ). Supponendo che il diodo emettitore sia ideale, la tensione di uscita V out sarà
$$ V_ {out} = i_e R_E $$
La tensione di ingresso V in sarà
$$ V_ {in} = i_e (r'_e + R_E) $$
Pertanto, il guadagno di tensione del follower dell'emettitore è
$$ A_V = \ frac {V_ {out}} {V_ {in}} = \ frac {i_e R_E} {i_e (r'_e + R_E)} = \ frac {R_E} {(r'_e + R_E)} $$
O
$$ A_V = \ frac {R_E} {(r'_e + R_E)} $$
Nella maggior parte delle applicazioni pratiche,
$$ R_E \ gg r'_e $$
Quindi, A V ≈ 1. In pratica, il guadagno di tensione di un inseguitore di emettitore è compreso tra 0,8 e 0,999.
Amplificatore Darlington
Il circuito inseguitore di emettitore appena discusso non soddisfa i requisiti del guadagno di corrente del circuito (A i ) e dell'impedenza di ingresso (Z i ). Al fine di ottenere un certo aumento dei valori complessivi del guadagno di corrente del circuito e dell'impedenza di ingresso, due transistor sono collegati come mostrato nello schema circuitale seguente, noto comeDarlington configurazione.
Come mostrato nella figura sopra, l'emettitore del primo transistor è collegato alla base del secondo transistor. I terminali del collettore di entrambi i transistor sono collegati insieme.
Analisi di polarizzazione
A causa di questo tipo di connessione, la corrente di emettitore del primo transistor sarà anche la corrente di base del secondo transistor. Pertanto, il guadagno di corrente della coppia è uguale al prodotto dei guadagni di corrente individuali, ovvero
$$ \ beta = \ beta _1 \ beta _2 $$
Un guadagno di corrente elevato si ottiene generalmente con un numero minimo di componenti.
Poiché qui vengono utilizzati due transistor, è necessario considerare due derivazioni V BE . L'analisi di polarizzazione è altrimenti simile per un transistor.
Tensione attraverso R 2 ,
$$ V_2 = \ frac {V_CC} {R_1 + R_2} \ times R_2 $$
Tensione attraverso R E ,
$$ V_E = V_2 - 2 V_ {BE} $$
Corrente attraverso R E ,
$$ I_ {E2} = \ frac {V_2 - 2 V_ {BE}} {R_E} $$
Poiché i transistor sono direttamente accoppiati,
$$ I_ {E1} = I_ {B2} $$
Adesso
$$ I_ {B2} = \ frac {I_ {E2}} {\ beta _2} $$
Perciò
$$ I_ {E1} = \ frac {I_ {E2}} {\ beta _2} $$
Che significa
$$ I_ {E1} = I_ {E1} \ beta _2 $$
abbiamo
$ I_ {E1} = \ beta _1 I_ {B1} $ da $ I_ {E1} \ cong I_ {C1} $
Quindi, come
$$ I_ {E2} = I_ {E1} \ beta _2 $$
Possiamo scrivere
$$ I_ {E2} = \ beta _1 \ beta _2 I_ {B1} $$
Pertanto, Current Gain può essere dato come
$$ \ beta = \ frac {I_ {E2}} {I_ {B1}} = \ frac {\ beta _1 \ beta _2 I_ {B1}} {I_ {B1}} = \ beta _1 \ beta_2 $$
L'impedenza di ingresso del caro amplificatore ton è
$ Z_ {in} = \ beta_1 \ beta_2 R_E ..... $ trascurando r ' e
In pratica, questi due transistor sono posti in un unico alloggiamento per transistor e i tre terminali vengono estratti dall'alloggiamento come mostrato nella figura seguente.
Questo dispositivo a tre terminali può essere chiamato come Darling ton transistor. Il caro transistor ton si comporta come un singolo transistor che ha un elevato guadagno di corrente e un'elevata impedenza di ingresso.
Caratteristiche
Le seguenti sono le caratteristiche importanti dell'amplificatore Darling ton.
- Impedenza di ingresso estremamente elevata (MΩ).
- Guadagno di corrente estremamente elevato (diverse migliaia).
- Impedenza di uscita estremamente bassa (pochi Ω).
Poiché le caratteristiche dell'amplificatore Darling ton sono sostanzialmente le stesse di quelle dell'emitter follower, i due circuiti vengono utilizzati per applicazioni simili.
Finora abbiamo discusso di amplificatori basati su feedback positivi. Il feedback negativo nei circuiti a transistor è utile nel funzionamento degli oscillatori. L'argomento degli oscillatori è interamente trattato nel tutorial sugli oscillatori.