ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 41 ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΚΟΙΝΟΥ ΣΥΛΛΕΚΤΗ ΑΚΟΛΟΥΘΗΤΗΣ ΤΑΣΗΣ Η συνδεσµολογία κοινού συλλέκτη φαίνεται στο σχήµα 41 Αν σχηµατίσουµε το ac ισοδύναµο θα δούµε ότι ο συλλέκτης συνδέεται στη γη και αποτελεί κοινό ακροδέκτη για την είσοδο και για την έξοδο Σχ41 Ενισχυτής κοινού συλλέκτη Ακολουθητής τάσης Αυτός ο ενισχυτής δεν πραγµατοποιεί ενίσχυση τάσης, αλλά παρέχει στην έξοδο του µία τάση λίγο µικρότερη από την τάση στην είσοδο Αυτός είναι και ο λόγος που ονοµάζεται ακολουθητής τάσης ή ακολουθητής εκποµπού Αυτό που προσφέρει ο ενισχυτής είναι µεγάλη αντίσταση εισόδου και µικρή αντίσταση εξόδου, δηλαδή η είσοδος µπορεί να οδηγηθεί χωρίς προβλήµατα από κύκλωµα µε µεγάλη αντίσταση εξόδου και να οδηγήσει φορτίο µε µικρή αντίσταση Εδώ αξίζει να υπενθυµίσουµε ότι το ιδανικό για ένα κύκλωµα είναι να έχει µεγάλη αντίσταση εισόδου, ώστε να επιτυγχάνεται µεγάλη τάση µε µικρό ρεύµα, δηλαδή στην είσοδο του να απαιτεί µικρή ισχύ Αντίθετα, στην έξοδο του, το ιδανικό είναι να έχει µικρή αντίσταση ώστε να µην έχω µεγάλη πτώση τάσης στην αντίσταση εξόδου Αν το φορτίο είναι και αυτό αντίσταση της ίδιας µικρής τιµής, το ρεύµα εξόδου θα περάσει την αντίσταση εξόδου και µετά το φορτίο, οπότε στην αντίσταση εξόδου και στο φορτίο θα υπάρχει ισόποση πτώση τάσης αλλά η τάση που χρησιµοποιούµε στο φορτίο είναι µόλις η µισή από την τάση εξόδου του ενισχυτή (πριν την αντίσταση εξόδου) Έτσι απαιτείται µεγάλη ισχύς εξόδου ενώ χρησιµοποιείται ένα µικρό ποσοστό στο φορτίο ΠΟΛΩΣΗ ΤΟΥ ΕΝΙΣΧΥΤΗ Η πόλωση του ενισχυτή και η επιλογή του σηµείου ηρεµίας πραγµατοποιείται µε την αντίσταση b Για επιθυµητή τάση V στη βάση που καθορίζεται από την έξοδο µε την σχέση V = + V (41) E
η αντίσταση b θα είναι ΕΥΘΕΙΕΣ ΦΟΡΤΟΥ b V = (42) V Οι ευθείες φόρτου έχουν την ίδια µορφή όπως και στους προηγούµενους ενισχυτές Αυτό που αλλάζει είναι οι αντιστάσεις ac και dc dc = και ac = // L (43) ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Για να υπολογίσουµε τις απολαβές θα χρειαστεί να υπολογίσουµε τις αντιστάσεις εισόδου και εξόδου Αντίσταση εισόδου Με την ίδια µεθοδολογία που χρησιµοποιήσαµε στον ενισχυτή κοινού εκποµπού θα χρειαστεί να εκφράσουµε την ac τάση εισόδου σε σχέση µε το ρεύµα εισόδου b και θα καταλήξουµε στην ίδια σχεδόν σχέση = b + ( c + b ) = ( β + 1) rb + ( β + 1) b (44) οπότε = = ( β + 1)( r b + ) β (45) όπου όµως τώρα παράλληλα µε την αντίσταση εκποµπού πρέπει να υπολογίσουµε και την L ' = // L (46) Υπολογίζοντας τώρα και την b καταλήγουµε ' = // (47) Αντίσταση εξόδου Για να υπολογίσουµε την αντίσταση εξόδου, στο ισοδύναµο (σχ42) µηδενίζουµε την τάση εισόδου (ώστε να µην δίνει ρεύµα) και βάζουµε στην έξοδο µία τάση η οποία προκαλεί ρεύµα Για να βρούµε την αντίσταση εξόδου πρέπει να εκφράσουµε την τάση εξόδου συναρτήσει του ρεύµατος εξόδου και να σχηµατίσουµε το πηλίκο τους = b = b + (48) όπου ' = // b (49) Η τάση εξόδου γράφεται = b b = ( β + 1) rb b (410) Λόγω του ότι το ρεύµα το θεωρήσαµε στο σχήµα να µπαίνει στο εκποµπό, δηλαδή να είναι αντίθετο του c και του b, ισχύει (β+1) b =-, και αντικαθιστώντας έχουµε = r + (411) β + 1 b
Η αντίσταση εξόδου είναι = = r + r + (412) β + 1 β Σχ42 ισοδύναµο του ενισχυτή κοινού συλλέκτη Απολαβή τάσης Από το κύκλωµα φαίνεται ότι η D τάση εξόδου(v E ) είναι µόλις 0,7V παρακάτω από την D τάση εισόδου (V ) Όσον αφορά όµως τα ac σήµατα, το ρεύµα από την βάση έως τον εκποµπό βρίσκει την πολύ µικρή αντίσταση r που προκαλεί πολύ µικρή πτώση τάσης ( b 0), εποµένως = = 1 (413) Αν συµπεριλάβουµε και την και οπότε και την, = (414) ' + Απολαβή ρεύµατος Η απολαβή ρεύµατος του τρανζίστορ είναι c + b = = = ( β + 1) β (415) b b Η συνολική απολαβή ως προς το ρεύµα της πηγής είναι b = + + (416) b L
Παράδειγµα 41 Μια πηγή τάσης υ µε εσωτερική αντίσταση =ΚΩ διεγείρει ένα φορτίο L =1ΚΩ µέσω ενός ακολουθητή τάσης Ζητούνται: 1) Να υπολογισθεί η b ώστε το σηµείο πόλωσης Q να είναι στο µέσον της ευθείας φόρτου 2)Να υπολογισθούν οι αντιστάσεις εισόδου και εξόδου του ακολουθητή 3) Να βρεθούν οι απολαβές τάσης και ρεύµατος 4) Να υπολογισθεί το µέγιστο δυνατόν σήµα στην είσοδο 5) Να υπολογισθεί η απολαβή τάσης Α υ για την περίπτωση όπου το φορτίο L συνδέεται κατ ευθείαν στην πηγή του σήµατος υ Σχ43 Ενισχυτή κοινού συλλέκτη Λύση: 1) Είναι Οπότε dc = = 1ΚΩ και ac = // L = 1//1 = 0, 5ΚΩ V 10 = = = 6, 67m + 1+ 0,5 dc V ' = V ( dc ac ) = 10 (1 0,5) 6,67 = 6, 67V Το δυναµικό του εκποµπού είναι VE = = 1 6,67ΚΩ m = 6, 67V και το δυναµικό της βάσης V = VE + VE = 6,67 + 0,7 = 7, 37V Το ρεύµα βάσης είναι 6,67 = = = 33,4µ β 200 η b έχει τιµή V V 10 7,37 V b = = = 78, 7ΚΩ 33,4 µ ac
2) Έχουµε για την αντίσταση εισόδου β ( // L ) = 200 0,5 = 100ΚΩ και ' = // b = 100ΚΩ // 78,7ΚΩ = 44ΚΩ Για την αντίσταση εξόδου = r + β όπου 26 26 r = = = 3, 9Ω 6,67 και ' = b // = 78,7ΚΩ //10ΚΩ = 8, 87ΚΩ 8870 = 3,9 + = 3,9 + 44,3 = 48, 2Ω 200 3) Για την απολαβή τάσης είναι ' = // L = 500Ω 500 = = = 0,992 + r 500 + 3,9 Ο λόγος του διαιρέτη τάσης εισόδου έχει τιµή 44 K = = 0,815 44 + 10 η ολική απολαβή τάσης θα είναι = K = 0,815 0,992 = 0,808 Για την απολαβή ρεύµατος είναι β = 200 ενώ ο λόγος του διαιρέτη ρεύµατος της εισόδου είναι b 78,7 M = = = 0,44 b + 78,7 + 100 και ο λόγος του διαιρέτη ρεύµατος της εξόδου είναι 1 M = = = 0,5 + L 1+ 1 = 0,44 0,5 200 = 44 4) Είναι V ' = V ( ) = 10 (1 0,5) 6,67 = 6, dc ac 67 V ' 6,67 ( p p) = = = 8, 25V 0,808 V
5) Όταν το φορτίο L συνδεθεί κατ ευθείαν µε την πηγή, όπως δείχνει το σχήµα 43β, η απολαβή τάσης θα είναι L 1 = = = = 0,09 L + 1+ 10 Παρατηρούµε ότι η απολαβή τάσης είναι πολύ υποβιβασµένη, όταν δεν χρησιµοποιήσουµε τον ακολουθητή Αυτό σηµαίνει ότι όταν έχουµε απ' ευθείας σύνδεση του φορτίου στην πηγή, η τάση πάνω στο φορτίο θα είναι = L = 0, 09 ενώ όταν γίνει µέσω του ακολουθητή θα είναι = L = 0, 808 δηλαδή θα είναι 0,808/0,09=8,98 φορές µεγαλύτερη