Circuit d'amplificateur de collecteur commun et ses applications

L'amplificateur est un circuit électronique utilisé pour amplifier un signal de tension ou de courant. L'entrée du transistor sera une tension ou un courant et la sortie sera une forme amplifiée de ce signal d'entrée. Un circuit amplificateur est généralement conçu avec un ou plusieurs transistors est appelé un amplificateur à transistor. Le transistor (BJT, FET) est un composant majeur d'un système d'amplification. Dans cet article, nous discuterons du circuit amplificateur à collecteur commun.

Les amplificateurs à transistors sont le plus souvent utilisés dans nos applications quotidiennes comme un amplificateur audio, une radiofréquence, des tuners audio, Communication par fibre optique , etc.

Bases de l'amplificateur à transistor collecteur / émetteur suiveur commun

Comme nous l'avons évoqué dans notre article précédent, il existe trois configurations de transistors qui sont couramment utilisés pour l'amplification du signal, c'est-à-dire base commune (CB), collecteur commun (CC) et émetteur commun (CE).

Les bons amplificateurs à transistors ont essentiellement les paramètres suivants: gain élevé, impédance d'entrée élevée, bande passante élevée, taux de balayage élevé, linéarité élevée, rendement élevé, stabilité élevée, etc.

Dans la configuration de transistor à collecteur commun, nous utilisons la borne de collecteur comme commune pour les signaux d'entrée et de sortie. Cette configuration est également connue sous le nom de configuration émetteur-suiveur car la tension de l'émetteur suit la tension de base. La configuration émetteur suiveur est principalement utilisée comme tampon de tension. Ces configurations sont largement utilisées dans les applications d'adaptation d'impédance en raison de leur impédance d'entrée élevée.

Les amplificateurs à collecteur communs ont les configurations de circuit suivantes.

• Le signal d'entrée entre dans le transistor à la borne de base
• Le signal d'entrée sort du transistor à la borne d'émetteur
• Le collecteur est connecté à une tension constante, c'est-à-dire à la masse, parfois avec une résistance intermédiaire

Un simple circuit amplificateur à collecteur commun est illustré dans la figure ci-dessous. La résistance de collecteur Rc est inutile dans de nombreuses applications. Pour transistor de travail comme amplificateur , il doit être dans la région active de sa configuration.

Amplificateur de collecteur commun ou circuit suiveur d'émetteur

Pour cela, nous définissons le point de repos qui doit être défini avec les circuits externes au transistor, les valeurs des résistances Rc et Rb et les sources de tension continue, Vcc et Vbb, ont été choisies en conséquence.

Une fois que les conditions de repos du circuit ont été calculées et qu'il a été déterminé que le BJT est dans la région de fonctionnement actif vers l'avant, les paramètres h sont calculés ci-dessous pour former le modèle à petit signal du transistor.

Caractéristiques communes de l'amplificateur à transistor à collecteur

La résistance de charge dans l'amplificateur à collecteur commun étant placée en série avec le circuit émetteur reçoit à la fois le courant de base et les courants de collecteur.

Étant donné que l'émetteur d'un transistor est la somme des courants de base et de collecteur, puisque les courants de base et de collecteur s'additionnent toujours pour former le courant d'émetteur, il serait raisonnable de supposer que cet amplificateur aura un gain de courant très important.

L'amplificateur à collecteur commun a un gain de courant assez important, plus grand que toute autre configuration d'amplificateur à transistor. Les caractéristiques de l'amplificateur cc comme mentionné ci-dessous.

Les performances du circuit à petit signal peuvent maintenant être calculées. La performance totale du circuit est la somme des performances de repos et de faible signal. Le circuit du modèle CA est illustré ci-dessous.

Modélisation AC d'un amplificateur à collecteur commun

Gain courant

Le gain de courant est défini comme le rapport du courant de charge au courant d'entrée.

Ai = il / ib = -ie / ib

À partir du circuit du paramètre h, il peut être déterminé que les courants d'émetteur et de base sont liés à travers la source de courant dépendante par la constante hfe + 1. Le gain de courant dépend uniquement des caractéristiques BJT et indépendant de toute autre valeur d'élément de circuit. Sa valeur est donnée par

Ai = hfe + 1

Résistance d'entrée

La résistance d'entrée est donnée par

Ce résultat est identique à celui d'un amplificateur à émetteur commun avec une résistance d'émetteur. La résistance d'entrée d'un amplificateur à collecteur commun est élevée pour les valeurs typiques de la résistance de charge Re.

Gain de tension

Le gain de tension est le rapport entre la tension de sortie et la tension d'entrée. Si la tension d'entrée est à nouveau considérée comme la tension à l'entrée du transistor, Vb.

Av = Vo / Vb

Av= (vo/il)(il/ib)(ib/vb)

Remplacement de chaque terme par son expression équivalente

Av = (Re) (Ai) (1 / Ri)

L'équation ci-dessus est légèrement inférieure à l'unité. L'équation d'approximation du gain de tension est donnée par

Le gain de tension global peut être défini comme

Avs = Vo / Vs

Ce rapport peut être directement dérivé du gain de tension Av, et d'une division de tension entre la résistance de source Rs et la résistance d'entrée de l'amplificateur Ri

Après substitutions d'équations appropriées, le gain de tension global est donné par

Avs = 1- (hie + Rb) / (Ri + Rb)

Résistance de sortie

La résistance de sortie est définie comme la résistance Thevenin à la sortie de l'amplificateur en regardant en arrière dans l'amplificateur. Le circuit est illustré ci-dessous, le circuit équivalent AC pour calculer la résistance de sortie.

Circuit équivalent AC de résistance de sortie d'amplificateur de collecteur commun

Si une tension v est appliquée aux bornes de sortie, le courant de base se révèle être

ib = -v / (Rb + hie)

Le courant total circulant dans le BJT est donné par

i = -ib-hfe.ib

la résistance de sortie est calculée comme

Ro = v / i = (Rb + hie) / (hfe + 1)

La résistance de sortie d'un amplificateur à transistor à collecteur commun est généralement faible.

Applications

• Cet amplificateur est utilisé comme circuit d'adaptation d'impédance.
• Il est utilisé comme circuit de commutation.
• Le gain de courant élevé combiné à un gain de tension proche de l'unité fait de ce circuit un excellent tampon de tension
• Il est également utilisé pour l'isolation des circuits.

Cet article décrit le fonctionnement du circuit amplificateur à émetteur commun et ses applications. En lisant les informations ci-dessus, vous avez une idée de ce concept.

De plus, toute question concernant cet article ou si vous souhaitez implémenter Projets électriques et électroniques pour étudiants ingénieurs , n'hésitez pas à commenter dans la section ci-dessous. Voici la question pour vous, quel est le gain de tension de l'amplificateur à collecteur commun?