Gemeenschappelijke-collector versterker

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Figuur 1: Basis NPN gemeenschappelijke-collector schakeling.

Een gemeenschappelijke-collector versterker (ook wel bekend als emitter-volger) is in de elektrotechniek één van de drie basisconfiguraties voor enkelvoudige-stage bipolaire (BJT) transistorversterkers.

De drie configuraties zijn:

  1. gemeenschappelijke-emitter,
  2. gemeenschappelijke-basis,
  3. gemeenschappelijke-collector

In deze schakeling is de basis van de transistor de ingang, wordt de emitter gebruikt als uitgang en is de collector gemeenschappelijk (wordt gekoppeld aan een voeding). Deze schakeling is analoog aan de gemeenschappelijke-drain bij gebruik van een veldeffecttransistor. Bij deze schakeling is er geen fase inversie aanwezig.

Spanningsversterking[bewerken]

Figuur 2: Afleiding voor de spanningsversterking
Figuur 3: Gemeenschappelijke-collector versterker

Zoals in alle versterkers is de spanningsversterking gelijk aan:

 A_{v} = \left (\frac{V_{uit}}{V_{in}} \right) \!

De capacitieve reactanties zijn negeerbaar aan de werkfrequentie. Voor de emittervolger zoals weergegeven in figuur 2

 V_{uit} = I_{e} . R_{e} \!

en

  V_{in} = I_{e}(r'_{e} + R_{e}) \!

Daarom is de spanningsversterking gelijk aan

 A_{v} = \left (\frac{I_{e} . R_{e}}{I_{e}(r'_{e} + R_{e})}\right) \!

de  I_{e} \! stroom deelt zichzelf weg, dus herleid de basis naar emitter spanningsversterking zich tot

 A_{v} = \left (\frac{R_{e}}{(r'_{e} + R_{e})} \right) \!

waarbij

 R_{e} = R_{E} || R_{L} \!

als er geen belasting is, dan is

 R_{e} = R_{E} \!.

Hieruit volgt dat de versterking altijd kleiner of gelijk is aan 1.

Als  R_{e} >> r'_{e} \! dan is de goede benadering gelijk aan \scriptstyle A_{v} \approx\ 1

Ingangsweerstand[bewerken]

De emitter-volger heeft als karakteristiek een hoge ingangsweerstand waardoor deze gebruikt kan worden als buffer bij een laagohmige belasting.

Het afleiden van de ingangsweerstand, kijkend naar de basis van de gemeenschappelijke-collector versterker, is gelijkwaardig met de gemeenschappelijke-emitter versterker. Echter wordt in de gemeenschappelijke-collector de emitter weerstand nooit omzeild omdat de uitgang langs  R_{e}\! gaat, die gelijk staat aan  R_{E}\! in parallel met  R_{L}\!.

 R_{in(basis)} = \left (\frac{V_{in}}{I_{in}}\right)= \left (\frac{V_{b}}{I_{b}}\right)= \left (\frac{I_{e}(r'_{e}+R_{e})}{I_{b}}\right) \!

Omdat   I_{e} \approx\ I_{c} = \beta_{ac}.I_{b} \!

 R_{in(basis)} \approx\ \left (\frac{\beta_{ac}.I_{b}(r'_{e}+R_{e})}{I_{b}}\right) \!

De term I_{b}\! deelt zichzelf weg; hieruit volgt,

 R_{in(basis)} \approx\ \beta_{ac}(r'_{e}+R_{e}) \!

Als  R_{e} >> r'_{e}, dan is de ingangsweerstand aan de basis gelijk aan

 R_{in(basis)} \approx\ \beta_{ac}. R_{e} \!

De instelweerstanden in figuur 3 staan parallel met  R_{in(basis)} kijkend van de ingangsbron; dus de totale ingangsweerstand is gelijk aan

 R_{in(tot)} = R_{1}||R_{2}||R_{in(basis)}

Uitgangsweerstand[bewerken]

Na het verwijderen van de belasting, kijkend naar de emitter van de emitter-volger, is de uitgangsweerstand gelijk aan:

 R_{uit} \approx\  \left (\frac {R_{s}} {\beta_{ac}} \right) ||R_{E}

R_{s} is de weerstand van de ingangsbron. De uitgangsweerstand is zeer klein bij deze schakeling, zodat de emitter-volger zeer nuttig is bij belastingen met een kleine weerstand.

Stroomversterking[bewerken]

De stroomversterking is gelijk aan:

 A_{i} = \left (\frac {I_{e}}{I_{in}} \right)

met  I_{in} = \left (\frac {V_{in}}{R_{in(tot)}} \right)

Vermogensversterking[bewerken]

De vermogensversterking is het product van de stroom- en spanningsversterking. Voor de emitter-volger is de spanningsversterking ongeveer gelijk aan 1.

 A_{p} = A_{v}.A_{i}

Omdat  A_{v} \approx\ 1, is de vermogenversterking gelijk aan:

 A_{p} \approx\ A_{i}

Referenties[bewerken]

  • Floyd, Thomas L. (2007), Electronic Devices (Conventional Current Version): Eight Edition