Seguidor de emissor e amplificador Darlington
Seguidor de emissor e amplificador Darlington são os exemplos mais comuns de amplificadores de feedback. Estes são os mais usados com várias aplicações.
Seguidor emissor
O circuito seguidor de emissor tem um lugar de destaque em amplificadores de feedback. O seguidor de emissor é um caso de circuito de realimentação de corrente negativa. É usado principalmente como um amplificador de último estágio em circuitos geradores de sinal.
As características importantes do Emissor Seguidor são -
- Possui alta impedância de entrada
- Possui baixa impedância de saída
- É um circuito ideal para casamento de impedância
Todos esses recursos ideais permitem muitas aplicações para o circuito seguidor de emissor. Este é um circuito amplificador de corrente que não tem ganho de tensão.
Construção
Os detalhes de construção de um circuito seguidor de emissor são quase semelhantes aos de um amplificador normal. A principal diferença é que a carga R L está ausente no terminal coletor, mas presente no terminal emissor do circuito. Assim, a saída é obtida do terminal emissor em vez do terminal coletor.
A polarização é fornecida pelo método do resistor de base ou pelo método do divisor de potencial. A figura a seguir mostra o diagrama de circuito de um Emissor Seguidor.
Operação
A tensão do sinal de entrada aplicada entre a base e o emissor desenvolve uma tensão de saída V o através de R E , que está na seção do emissor. Portanto,
$$ V_o = I_E R_E $$
Toda essa corrente de saída é aplicada à entrada por meio de feedback. Conseqüentemente,
$$ V_f = V_o $$
À medida que a tensão de saída desenvolvida através de R L é proporcional à corrente de emissor, este circuito seguidor de emissor é um circuito de realimentação de corrente. Conseqüentemente,
$$ \ beta = \ frac {V_f} {V_o} = 1 $$
Também é observado que a tensão do sinal de entrada para o transistor (= V i ) é igual à diferença de V s e V o , ou seja,
$$ V_i = V_s - V_o $$
Portanto, o feedback é negativo.
Características
As principais características do seguidor de emissor são as seguintes -
- Sem ganho de tensão. Na verdade, o ganho de tensão é quase 1.
- Ganho de corrente e ganho de potência relativamente altos.
- Alta impedância de entrada e baixa impedância de saída.
- As tensões CA de entrada e saída estão em fase.
Ganho de tensão do seguidor do emissor
Como o circuito seguidor de emissor é proeminente, vamos tentar obter a equação para o ganho de tensão de um circuito seguidor de emissor. Nosso circuito seguidor de emissor é o seguinte -
Se um circuito equivalente CA do circuito acima for desenhado, ele se parecerá com o circuito abaixo, já que o capacitor de desvio do emissor está ausente.
A resistência AC r E do circuito emissor é dada por
$$ r_E = r'_E + R_E $$
Onde
$$ r'_E = \ frac {25 mV} {I_E} $$
Para encontrar o ganho de tensão do amplificador, a figura acima pode ser substituída pela figura a seguir.
Observe que a tensão de entrada é aplicada através da resistência CA do circuito emissor, isto é, (r ' E + R E ). Supondo que o diodo emissor seja ideal, a tensão de saída V out será
$$ V_ {out} = i_e R_E $$
A tensão de entrada V in será
$$ V_ {in} = i_e (r'_e + R_E) $$
Portanto, o ganho de tensão do seguidor de emissor é
$$ A_V = \ frac {V_ {out}} {V_ {in}} = \ frac {i_e R_E} {i_e (r'_e + R_E)} = \ frac {R_E} {(r'_e + R_E)} $$
Ou
$$ A_V = \ frac {R_E} {(r'_e + R_E)} $$
Na maioria das aplicações práticas,
$$ R_E \ gg r'_e $$
Portanto, A V ≈ 1. Na prática, o ganho de tensão de um seguidor de emissor está entre 0,8 e 0,999.
Amplificador Darlington
O circuito seguidor de emissor que acabamos de discutir não atende aos requisitos de ganho de corrente do circuito (A i ) e a impedância de entrada (Z i ). A fim de alcançar algum aumento nos valores gerais de ganho de corrente do circuito e impedância de entrada, dois transistores são conectados conforme mostrado no diagrama de circuito a seguir, que é conhecido comoDarlington configuração.
Conforme mostrado na figura acima, o emissor do primeiro transistor é conectado à base do segundo transistor. Os terminais do coletor de ambos os transistores são conectados juntos.
Análise de polarização
Por causa desse tipo de conexão, a corrente do emissor do primeiro transistor também será a corrente de base do segundo transistor. Portanto, o ganho de corrente do par é igual ao produto dos ganhos de corrente individuais, ou seja,
$$ \ beta = \ beta _1 \ beta _2 $$
Um alto ganho de corrente geralmente é obtido com um número mínimo de componentes.
Como dois transistores são usados aqui, duas quedas V BE devem ser consideradas. A análise de polarização é semelhante para um transistor.
Tensão em R 2 ,
$$ V_2 = \ frac {V_CC} {R_1 + R_2} \ vezes R_2 $$
Tensão em R E ,
$$ V_E = V_2 - 2 V_ {BE} $$
Atual através de R E ,
$$ I_ {E2} = \ frac {V_2 - 2 V_ {BE}} {R_E} $$
Uma vez que os transistores são diretamente acoplados,
$$ I_ {E1} = I_ {B2} $$
Agora
$$ I_ {B2} = \ frac {I_ {E2}} {\ beta _2} $$
Portanto
$$ I_ {E1} = \ frac {I_ {E2}} {\ beta _2} $$
Que significa
$$ I_ {E1} = I_ {E1} \ beta _2 $$
Nós temos
$ I_ {E1} = \ beta _1 I_ {B1} $ desde $ I_ {E1} \ cong I_ {C1} $
Portanto, como
$$ I_ {E2} = I_ {E1} \ beta _2 $$
Nós podemos escrever
$$ I_ {E2} = \ beta _1 \ beta _2 I_ {B1} $$
Portanto, o ganho atual pode ser dado como
$$ \ beta = \ frac {I_ {E2}} {I_ {B1}} = \ frac {\ beta _1 \ beta _2 I_ {B1}} {I_ {B1}} = \ beta _1 \ beta_2 $$
A impedância de entrada do amplificador Darling Ton é
$ Z_ {in} = \ beta_1 \ beta_2 R_E ..... $ negligenciando r ' e
Na prática, esses dois transistores são colocados em um único invólucro de transistor e os três terminais são retirados do invólucro, conforme mostrado na figura a seguir.
Este dispositivo de três terminais pode ser chamado de Darling ton transistor. O transistor darling ton atua como um único transistor que tem alto ganho de corrente e alta impedância de entrada.
Características
A seguir estão as características importantes do amplificador Darling ton.
- Impedância de entrada extremamente alta (MΩ).
- Ganho de corrente extremamente alto (vários milhares).
- Impedância de saída extremamente baixa (alguns Ω).
Como as características do amplificador Darling ton são basicamente as mesmas do seguidor de emissor, os dois circuitos são usados para aplicações semelhantes.
Até agora, discutimos os amplificadores com base em feedback positivo. O feedback negativo em circuitos de transistor é útil no funcionamento de osciladores. O tópico de osciladores é inteiramente abordado no tutorial Osciladores.