Tranzistor se společným kolektorem, také známý jako emitterový opakovač (emitter follower), je jednou z hlavních konfigurací tranzistoru. Týká se tranzistorů s možností zesílení a slouží ke zvýšení úrovně signálu, aniž by se změnil jeho tvar.
Základním principem fungování tranzistoru se společným kolektorem je, že emitor společného kolektoru (ohraničující oblast) je připojen ke zdroji proměnného signálu a základna a kolektor jsou připojeny ke zatížení. Střídavý rozdíl potenciálů podaný na základně vede ke změně proudu základny a tím i proudu emitoru. Výsledkem je, že výstup přijímá zesílený signál, který má stejnou kladnou nebo zápornou úroveň jako vstupní signál.
Zvláštností tranzistoru se společným kolektorem je jeho vysoký vstupní odpor a nízký výstupní odpor. Tato vlastnost umožňuje zařízení efektivně zvyšovat napětí a udržovat jej na konstantní úrovni.
Tranzistor se společným kolektorem je široce používán v různých elektronických zařízeních. Používá se v obvodech zesílení signálu, kompenzace signálů a přizpůsobení jeho úrovně. Kromě toho se tento typ tranzistoru používá také v analogových operačních zesilovačích, protože poskytuje nízkou hlučnost a vysokou stabilitu.
Princip práce
Princip fungování tranzistoru se společným kolektorem je založen na řízení proudu kolektoru změnou proudu základny. Aplikace kladného napětí na bázi otevře p-n-přechod emitoru základny a proud začne protékat tímto přechodem. Tento proud zase řídí otevření p-n-přechodu kolektoru-základny, což způsobuje, že proud kolektoru protéká tranzistorem a je vypouštěn do vnějšího zatížení.
Sdílený kolektorový tranzistor má zesílení napětí větší než jedna, což umožňuje zesilovači použít tranzistor ke zvýšení amplitudy vstupního signálu. Navíc má tento obvod vysoký vstupní odpor a nízký výstupní odpor, což zaručuje dobrou stabilitu zesilovače v širokém frekvenčním rozsahu.
Vlastnosti schématu
Sdílený kolektorový tranzistor, také známý jako klíčový nebo emitor, má několik funkcí, které jej odlišují od jiných typů tranzistorů:
1. Hlavní výhodou obvodu je vysoký vstupní odpor, který umožňuje přesnější zesílení signálu. Díky této funkci je tranzistor se společným kolektorem užitečný pro použití ve zvukových zařízeních, rádiích a dalších analogových zařízeních.
2. Obvod má nízký výstupní odpor. Díky tomu poskytuje tranzistorový klíč výstup s nízkým odporem, který umožňuje řízení zatížení s velkými hodnotami proudu.
3. Vstupní signál je přiveden na základnu tranzistoru a výstup je převzat z emitoru. To odlišuje obvod společného kolektoru od společného emitoru, kde je vstupní signál přiváděn na základnu a výstup je odebrán z kolektoru.
4. Obvod má efekt zesílení proudu a inverzi fáze na výstupu. Vstupní signál je zesílen tranzistorem a výstupem je získán zpět ve fázi výstupního signálu.
5. Ve schématu sdíleného kolektoru není žádná zpětná vazba mezi kolektorem a základnou. To znamená, že změny výstupního signálu neovlivňují úroveň vstupního signálu, což usnadňuje ovládání zesílení signálu.
Celkově má obvod tranzistoru se sdíleným kolektorem řadu výhod a používá se v mnoha elektronických zařízeních. Má však i svá omezení a ne vždy se hodí pro všechny aplikace. Pochopení funkcí a principů fungování tohoto schématu pomůže vybrat nejvhodnější možnost pro konkrétní požadavky.
Aplikace v elektronice
Sdílený kolektorový tranzistor, také známý jako emitorový opakovač nebo tranzistorový klíčový obvod, má v moderní elektronice široké uplatnění. Díky jeho základním vlastnostem je vhodný pro použití v různých zařízeních.
Jednou z hlavních aplikací tranzistoru se společným kolektorem je zesílení elektrických signálů. Zařízení, jako jsou rádia, televizory a zvukové systémy, používají tento obvod k zesílení slabých signálů. Výhodou sdíleného tranzistoru je, že má velkou šířku pásma a nízký vstupní odpor, což umožňuje zesílení signálů bez výrazných ztrát.
Další důležitou aplikací tranzistoru se sdíleným kolektorem je vytváření logických prvků a zařízení. Díky své komutační akci se tranzistory se sdíleným kolektorem používají v digitálních obvodech, jako jsou logická ventilace, spouštěče a měřiče. Hrají klíčovou roli při vytváření počítačů, mikrokontrolérů a dalších digitálních zařízení, což zajišťuje vysokou rychlost a spolehlivost provozu.
Tranzistory se společným kolektorem se také používají v systémech stabilizace napětí. Mohou být použity k vytvoření výkonných proudových zdrojů, které poskytují stabilní výstupní napětí. To je velmi užitečné v elektronice, kde hraje důležitou roli přesnost a stabilita napětí.
Kromě toho se tranzistory se sdíleným kolektorem používají v spínacích a řídicích obvodech. Mohou být použity k řízení provozu jiných zařízení, jako jsou elektromagnetická relé, lampy a motory. Díky tomu jsou cennými součástmi pro automatizaci a správu v široké škále aplikací.
Na závěr, tranzistor se společným kolektorem je jednou z nejdůležitějších komponent v moderní elektronice. Jeho aplikace zahrnuje zesílení signálů, vytváření logických prvků, stabilizaci napětí a řídicí obvody. Tento multilaterální tranzistor hraje klíčovou roli v různých zařízeních a systémech a zajišťuje jejich efektivní provoz.
Výhody a nevýhody
Sdílený kolektorový tranzistor, také známý jako emitorový opakovač nebo bypassový tranzistor, má řadu výhod oproti jiným typům tranzistorů.
Jednou z hlavních výhod je vysoký vstupní odpor, který umožňuje použití tranzistoru se společným kolektorem v zesilovačích signálů z výstupního odporu zdroje připojeného ke kolektoru. Díky tomu je zvláště užitečný ve výkonových zesilovačích, kde je potřeba minimalizovat ztráty signálu.
Další výhodou je vysoký proudový zisk (beta), který umožňuje dosáhnout velké zesilovací kapacity pro vstupní signál.
Tranzistor se společným kolektorem je také velmi odolný vůči změnám teploty, díky čemuž je spolehlivý a stabilní v různých provozních podmínkách.
Tranzistor se společným kolektorem má však i některé nevýhody. Má nízký zisk napětí a omezenou šířku pásma, takže je neefektivní v některých aplikacích, kde je vyžadována široká šířka pásma.
Kromě toho má tranzistor se sdíleným kolektorem také relativně nízký ziskový výkon, což omezuje jeho použití v některých aplikacích s vysokou potřebou výkonu.