L'amplificateur à collecteur commun

Amplificateur collecteur commun (émetteur-suiveur).

Les résultats de la simulation SPICE dans la figure ci-dessous montrent que la sortie suit l'entrée. La sortie a la même amplitude crête à crête que l'entrée. Cependant, le niveau CC est décalé vers le bas d'une chute de diode VBE.

Collecteur commun (émetteur-suiveur) :la sortie V(3) suit l'entrée V(1) moins une chute VBE de 0,7 V.

Voici une autre vue du circuit (figure ci-dessous) avec des oscilloscopes connectés à plusieurs points d'intérêt.

Le gain de tension non inverseur du collecteur commun est très proche de 1.

Étant donné que cette configuration d'amplificateur ne fournit aucun gain de tension (en fait, en pratique, il a un gain de tension légèrement moins que 1), son seul facteur d'amplification est actuel. La configuration de l'amplificateur à émetteur commun examinée dans la section précédente avait un gain de courant égal au du transistor, c'est que le courant d'entrée a traversé la base et le courant de sortie (charge) a traversé le collecteur, et β est par définition le rapport entre les courants de collecteur et de base. Dans la configuration à collecteur commun, cependant, la charge est située en série avec l'émetteur, et donc son courant est égal au courant de l'émetteur. Avec l'émetteur portant le courant de collecteur et courant de base, la charge dans ce type d'amplificateur a tout le courant du collecteur qui la traverse plus le courant d'entrée de la base. Cela donne un gain de courant de plus 1 :

Encore une fois, les transistors PNP sont tout aussi valables à utiliser dans la configuration à collecteur commun que les transistors NPN. Les calculs de gain sont tous les mêmes, de même que la non-inversion du signal amplifié. La seule différence réside dans les polarités de tension et les directions de courant indiquées dans la figure ci-dessous.

Version PNP de l'amplificateur à collecteur commun.

Une application courante de l'amplificateur à collecteur commun concerne les alimentations CC régulées, où une source de tension CC non régulée (variable) est écrêtée à un niveau spécifié pour fournir une tension régulée (stable) à une charge. Bien entendu, les diodes Zener assurent déjà cette fonction de régulation de tension illustrée sur la figure ci-dessous.

Régulateur de tension à diode Zener.

Cependant, lorsqu'il est utilisé de cette manière directe, la quantité de courant pouvant être fournie à la charge est généralement assez limitée. Essentiellement, ce circuit régule la tension aux bornes de la charge en maintenant le courant à travers la résistance série à un niveau suffisamment élevé pour faire chuter toute la tension excessive de la source d'alimentation, la diode Zener tirant plus ou moins de courant selon les besoins pour maintenir la tension sur elle-même. stable.

Un moyen populaire d'augmenter la capacité de gestion du courant d'un circuit régulateur comme celui-ci consiste à utiliser un transistor à collecteur commun pour amplifier le courant vers la charge afin que le circuit à diode Zener n'ait à gérer que la quantité de courant nécessaire pour piloter la base de le transistor.

Application collecteur commun :régulateur de tension.

Il n'y a qu'une seule mise en garde à cette approche :la tension de charge sera d'environ 0,7 volt inférieure à la tension de la diode Zener, en raison de la chute de 0,7 volt base-émetteur du transistor. Étant donné que cette différence de 0,7 volt est assez constante sur une large plage de courants de charge, une diode Zener avec une valeur nominale supérieure de 0,7 volt peut être choisie pour l'application.

Parfois, le gain de courant élevé d'une configuration à transistor unique et collecteur commun n'est pas suffisant pour une application particulière. Si tel est le cas, plusieurs transistors peuvent être montés ensemble dans une configuration populaire connue sous le nom de paire Darlington , juste une extension du concept de collecteur commun illustré dans la figure ci-dessous.

Une paire NPN Darlington.

Les paires Darlington placent essentiellement un transistor comme charge de collecteur commun pour un autre transistor, multipliant ainsi leurs gains de courant. Le courant de base à travers le transistor supérieur gauche est amplifié par l'émetteur de ce transistor, qui est directement connecté à la base du transistor inférieur droit, où le courant est à nouveau amplifié. Le gain courant global est le suivant :

Le gain de tension est toujours presque égal à 1 si l'ensemble de l'ensemble est connecté à une charge à la manière d'un collecteur commun, bien que la tension de charge soit inférieure de 1,4 volt à la tension d'entrée indiquée dans la figure ci-dessous.

L'amplificateur à collecteur commun basé sur une paire Darlington perd deux gouttes de diode VBE.

Les paires Darlington peuvent être achetées en tant qu'unités discrètes (deux transistors dans le même boîtier) ou peuvent être constituées d'une paire de transistors individuels. Bien entendu, si l'on souhaite un gain de courant encore plus important que ce qui peut être obtenu avec une paire, des assemblages de triplet ou de quadruplet Darlington peuvent être construits.

AVIS :

• Collectionneur Les amplificateurs à transistors sont appelés ainsi parce que les points de tension d'entrée et de sortie partagent le conducteur du collecteur du transistor en commun, sans tenir compte des alimentations.
• L'amplificateur à collecteur commun est également appelé émetteur-suiveur.
• La tension de sortie sur un amplificateur à collecteur commun sera en phase avec la tension d'entrée, faisant du collecteur commun un non inverseur circuit amplificateur.
• Le gain en courant d'un amplificateur à collecteur commun est égal à plus 1. Le gain en tension est approximativement égal à 1 (en pratique, juste un peu moins).
• Une paire Darlington est une paire de transistors « superposés » l'un sur l'autre de sorte que l'émetteur de l'un alimente en courant la base de l'autre sous forme de collecteur commun. Le résultat est un gain de courant global égal au produit (multiplication) de leurs gains de courant individuels du collecteur commun (β plus 1).

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Amplificateurs BJT de classe A