Popychacz emitera i wzmacniacz Darlington
Najczęściej stosowanymi przykładami wzmacniaczy sprzężenia zwrotnego są popychacz emitera i wzmacniacz Darlingtona. Są to najczęściej używane i mające wiele zastosowań.
Popychacz emitera
Obwód wtórnika emitera zajmuje poczesne miejsce we wzmacniaczach sprzężenia zwrotnego. Popychacz emitera to przypadek obwodu sprzężenia zwrotnego prądu ujemnego. Jest to najczęściej używane jako wzmacniacz ostatniego stopnia w obwodach generatora sygnału.
Ważnymi cechami Emitter Follower są -
- Ma wysoką impedancję wejściową
- Ma niską impedancję wyjściową
- Jest to idealny obwód do dopasowania impedancji
Wszystkie te idealne cechy pozwalają na wiele zastosowań dla obwodu wtórnika emitera. Jest to obwód wzmacniacza prądu, który nie ma wzmocnienia napięcia.
Budowa
Szczegóły konstrukcyjne obwodu wtórnika emitera są prawie podobne do normalnego wzmacniacza. Główna różnica polega na tym, że obciążenie R L jest nieobecne na zacisku kolektora, ale występuje na zacisku emitera obwodu. W ten sposób dane wyjściowe są pobierane z terminala emitera zamiast terminala kolektora.
Odchylenie jest zapewnione metodą rezystora bazowego lub metodą dzielnika potencjału. Poniższy rysunek przedstawia schemat obwodu popychacza emitera.
Operacja
Napięcie sygnału wejściowego przyłożone między podstawą a emiterem wytwarza napięcie wyjściowe V o na R E , które znajduje się w sekcji nadajnika. W związku z tym,
$$ V_o = I_E R_E $$
Cały ten prąd wyjściowy jest doprowadzany do wejścia poprzez sprzężenie zwrotne. W związku z tym,
$$ V_f = V_o $$
Ponieważ napięcie wyjściowe powstające na R L jest proporcjonalne do prądu emitera, ten obwód wtórny emitera jest obwodem sprzężenia zwrotnego prądu. W związku z tym,
$$ \ beta = \ frac {V_f} {V_o} = 1 $$
Należy również zauważyć, że napięcie sygnału wejściowego do tranzystora (= V i ) jest równe różnicy V si V o tj.
$$ V_i = V_s - V_o $$
Dlatego informacja zwrotna jest negatywna.
Charakterystyka
Główne cechy obserwatora emitera są następujące -
- Brak wzmocnienia napięcia. W rzeczywistości przyrost napięcia wynosi prawie 1.
- Stosunkowo wysoki przyrost prądu i mocy.
- Wysoka impedancja wejściowa i niska impedancja wyjściowa.
- Napięcia wejściowe i wyjściowe AC są w fazie.
Wzmocnienie napięcia dla popychacza emitera
Ponieważ obwód popychacza emitera jest znaczący, spróbujmy otrzymać równanie na wzmocnienie napięcia obwodu popychacza emitera. Nasz obwód popychacza emitera wygląda następująco -
Jeśli narysowany zostanie obwód zastępczy AC powyższego obwodu, będzie wyglądał jak poniższy, ponieważ nie ma kondensatora obejścia emitera.
Rezystancja prądu przemiennego r E obwodu emitera jest określona wzorem
$$ r_E = r'_E + R_E $$
Gdzie
$$ r'_E = \ frac {25 mV} {I_E} $$
Aby znaleźć wzmocnienie napięciowe wzmacniacza, powyższy rysunek można zastąpić poniższym rysunkiem.
Należy zauważyć, że napięcie wejściowe jest przykładane do rezystancji prądu przemiennego obwodu emitera, tj. (R ' E + R E ). Zakładając, że dioda emitująca jest idealna, napięcie wyjściowe V wy będzie
$$ V_ {out} = i_e R_E $$
Napięcie wejściowe V in będzie
$$ V_ {in} = i_e (r'_e + R_E) $$
Dlatego wzmocnienie napięciowe wtórnika emitera wynosi
$$ A_V = \ frac {V_ {out}} {V_ {in}} = \ frac {i_e R_E} {i_e (r'_e + R_E)} = \ frac {R_E} {(r'_e + R_E)} $$
Lub
$$ A_V = \ frac {R_E} {(r'_e + R_E)} $$
W większości praktycznych zastosowań
$$ R_E \ gg r'_e $$
Tak więc, A V ≈ 1. W praktyce, przyrost napięcia wtórnika emitera wynosi od 0,8 do 0,999.
Wzmacniacz Darlington
Obwód wtórnika emitera, który właśnie omówiono, nie spełnia wymagań dotyczących wzmocnienia prądowego obwodu (A i ) i impedancji wejściowej (Z i ). Aby uzyskać pewien wzrost ogólnych wartości wzmocnienia prądu obwodu i impedancji wejściowej, dwa tranzystory są połączone, jak pokazano na poniższym schemacie obwodu, znanym jakoDarlington konfiguracja.
Jak pokazano na powyższym rysunku, emiter pierwszego tranzystora jest połączony z bazą drugiego tranzystora. Zaciski kolektora obu tranzystorów są ze sobą połączone.
Analiza odchylenia
Z powodu tego typu połączenia prąd emitera pierwszego tranzystora będzie również prądem bazowym drugiego tranzystora. Dlatego bieżący zysk pary jest równy iloczynowi poszczególnych bieżących zysków, tj.
$$ \ beta = \ beta _1 \ beta _2 $$
Wysoki przyrost prądu uzyskuje się na ogół przy minimalnej liczbie elementów.
Ponieważ zastosowano tutaj dwa tranzystory, należy wziąć pod uwagę dwie spadki V BE . Poza tym analiza odchylenia jest podobna dla jednego tranzystora.
Napięcie na R 2 ,
$$ V_2 = \ frac {V_CC} {R_1 + R_2} \ times R_2 $$
Napięcie na R E ,
$$ V_E = V_2 - 2 V_ {BE} $$
Prąd przez R E ,
$$ I_ {E2} = \ frac {V_2 - 2 V_ {BE}} {R_E} $$
Ponieważ tranzystory są bezpośrednio sprzężone,
$$ I_ {E1} = I_ {B2} $$
Teraz
$$ I_ {B2} = \ frac {I_ {E2}} {\ beta _2} $$
W związku z tym
$$ I_ {E1} = \ frac {I_ {E2}} {\ beta _2} $$
Co znaczy
$$ I_ {E1} = I_ {E1} \ beta _2 $$
Mamy
$ I_ {E1} = \ beta _1 I_ {B1} $ od $ I_ {E1} \ cong I_ {C1} $
Stąd jak
$$ I_ {E2} = I_ {E1} \ beta _2 $$
Możemy pisać
$$ I_ {E2} = \ beta _1 \ beta _2 I_ {B1} $$
Dlatego Current Gain można podać jako
$$ \ beta = \ frac {I_ {E2}} {I_ {B1}} = \ frac {\ beta _1 \ beta _2 I_ {B1}} {I_ {B1}} = \ beta _1 \ beta_2 $$
Impedancja wejściowa ukochanego wzmacniacza tonowego wynosi
$ Z_ {in} = \ beta_1 \ beta_2 R_E ..... $ pomijając r ' e
W praktyce te dwa tranzystory są umieszczone w jednej obudowie tranzystora, a trzy zaciski są wyjęte z obudowy, jak pokazano na poniższym rysunku.
To trzy urządzenie końcowe można nazwać jako Darling ton transistor. Ten kochany tranzystor działa jak pojedynczy tranzystor, który ma duże wzmocnienie prądowe i wysoką impedancję wejściową.
Charakterystyka
Poniżej przedstawiono ważne cechy wzmacniacza Darling ton.
- Ekstremalnie wysoka impedancja wejściowa (MΩ).
- Ekstremalnie duży zysk prądowy (kilka tysięcy).
- Ekstremalnie niska impedancja wyjściowa (kilka Ω).
Ponieważ charakterystyka wzmacniacza Darling ton jest w zasadzie taka sama, jak w przypadku wtórnika emitera, oba obwody są używane do podobnych zastosowań.
Do tej pory rozmawialiśmy o wzmacniaczach opartych na pozytywnych sprzężeniach zwrotnych. Ujemne sprzężenie zwrotne w obwodach tranzystorowych jest pomocne w pracy oscylatorów. Temat oscylatorów jest w całości omówiony w samouczku Oscylatory.