اتصال کلکتور مشترک

در الکترونیک برای ساخت تقویت کننده از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود که از جملهٔ آن‌ها استفاده از ترانزیستور BJT است، که خود شامل شیوه‌های مختلفی برای اتصال ورودی و خروجی به سه سر ترانزیستور است. یکی از این روش‌ها، روش اتصال کلکتور مشترک یا امیتر پیرو (به انگلیسی: emitter follower) است.

یک ترانزیستور PNP که به صورت اتصال کلکتور مشترک بسته شده است.

یک ترانزیستور NPN که به صورت اتصال کلکتور مشترک بسته شده است.

بهره

بهرهٔ این نوع ترانزیستور معمولاً کمی کمتر از یک است. به همین دلیل معمولاً به عنوان یک بافر در نظر گرفته می‌شود.

${\displaystyle {A_{\mathrm {v} }}={v_{\mathrm {out} } \over v_{\mathrm {in} }}\approx 1}$

مقاومت ورودی و خروجی

مقاومت دیده شده از ورودی به شکل زیر خواهد بود:

${\displaystyle r_{\mathrm {in} }\approx \beta _{0}R_{\mathrm {E} }}$

مقاومت دیده شده از خروجی به شکل زیر خواهد بود:

${\displaystyle r_{\mathrm {out} }\approx {R_{\mathrm {E} }}\|{R_{\mathrm {source} } \over \beta _{0}}}$

که به صورت ساده‌تر می‌توان آن را به صورت زیر نوشت:

${\displaystyle r_{\mathrm {out} }\approx {R_{\mathrm {source} } \over \beta _{0}}}$

چراکه بتا معمولاً عدد بزرگی است.

یک کاربرد عملی از اتصال کلکتور مشترک

مشخصات

	تعریف	مقدار	مقدار تقریبی	شرایط تقریب
بهره جریان	${\displaystyle {A_{\mathrm {i} }}={i_{\mathrm {out} } \over i_{\mathrm {in} }}}$	${\displaystyle \beta _{0}+1\ }$	${\displaystyle \approx \beta _{0}}$	${\displaystyle \beta _{0}\gg 1}$
بهره ولتاژ	${\displaystyle {A_{\mathrm {v} }}={v_{\mathrm {out} } \over v_{\mathrm {in} }}}$	${\displaystyle {g_{m}R_{\mathrm {E} } \over g_{m}R_{\mathrm {E} }+1}}$	${\displaystyle \approx 1}$	${\displaystyle g_{m}R_{\mathrm {E} }\gg 1}$
مقاومت ورودی	${\displaystyle r_{\mathrm {in} }={\frac {v_{\mathrm {in} }}{i_{\mathrm {in} }}}}$	${\displaystyle r_{\pi }+(\beta _{0}+1)R_{\mathrm {E} }\ }$	${\displaystyle \approx \beta _{0}R_{\mathrm {E} }}$	${\displaystyle (g_{m}R_{\mathrm {E} }\gg 1)\wedge (\beta _{0}\gg 1)}$
مقاومت خروجی	${\displaystyle r_{\mathrm {out} }={\frac {v_{\mathrm {out} }}{i_{\mathrm {out} }}}}$	${\displaystyle R_{\mathrm {E} }\parallel \left({r_{\pi }+R_{\mathrm {source} } \over \beta _{0}+1}\right)}$	${\displaystyle \approx {1 \over g_{m}}+{R_{\mathrm {source} } \over \beta _{0}}}$	${\displaystyle (\beta _{0}\gg 1)\wedge (r_{\mathrm {in} }\gg R_{\mathrm {source} })}$

که در آن ${\displaystyle R_{\mathrm {source} }\ }$، مقاومت معادل تونن است.

مدل سیگنال کوچک

در الکترونیک معمولاً این نوع مدارها را به دو شیوه تحلیل و بررسی می‌کنند:

مدل هایبرید پای مدار شکل بالا

همان مدار شکل قبل که یک منبع تست برای پیدا کردن مقدار مقاومت خروجی به آن اضافه شده است.

1. سیگنال بزرگ(تحلیل بایاس یا DC)
2. سیگنال کوچک(تحلیل ac)

${\displaystyle (\beta +1){\frac {v_{\mathrm {in} }-v_{\mathrm {out} }}{R_{\mathrm {S} }+r_{\pi }}}=v_{\mathrm {out} }\left({\frac {1}{R_{\mathrm {L} }}}+{\frac {1}{r_{\mathrm {O} }}}\right)\ .}$

با استفاده از تعاریف زیر:

${\displaystyle {\frac {1}{R_{\mathrm {E} }}}={\frac {1}{R_{\mathrm {L} }}}+{\frac {1}{r_{\mathrm {O} }}}}$

${\displaystyle R={\frac {R_{\mathrm {S} }+r_{\pi }}{\beta +1}}\ .}$

می توان بهره را به صورت زیر نوشت:

${\displaystyle A_{\mathrm {v} }={\frac {v_{\mathrm {out} }}{v_{\mathrm {in} }}}={\frac {1}{1+{\frac {R}{R_{\mathrm {E} }}}}}\ .}$

همچنین مقاومت ورودی را می‌توان به شکل زیر نوشت:

${\displaystyle R_{\mathrm {in} }={\frac {v_{\mathrm {in} }}{i_{\mathrm {b} }}}={\frac {R_{\mathrm {S} }+r_{\pi }}{1-A_{\mathrm {v} }}}\ }$

${\displaystyle =\left(R_{\mathrm {S} }+r_{\pi }\right)\left(1+{\frac {R_{\mathrm {E} }}{R}}\right)\ }$

${\displaystyle =R_{\mathrm {S} }+r_{\pi }+(\beta +1)R_{\mathrm {E} }\ .}$

با قرار دادن یک منبع جریان تست(همان طور که در شکل روبرو نشان داده شده‌است) می‌توان مقاومت خروجی را به شکل زیر پیدا کرد:

${\displaystyle R_{\mathrm {out} }={\frac {v_{\mathrm {x} }}{i_{\mathrm {x} }}}\ .}$

با استفاده از قانون اهم خواهیم داشت:

${\displaystyle (\beta +1)i_{\mathrm {b} }=i_{\mathrm {x} }-{\frac {v_{\mathrm {x} }}{R_{\mathrm {E} }}}\ ,}$

${\displaystyle v_{\mathrm {x} }=i_{\mathrm {b} }\left(R_{\mathrm {S} }+r_{\pi }\right)\ .}$

با استفاده از مقادیر بدست آمده می‌توان مقاومت خروجی را به شکل زیر بازنویسی کرد:

${\displaystyle R_{\mathrm {out} }={\frac {v_{\mathrm {x} }}{i_{\mathrm {x} }}}=R\parallel R_{\mathrm {E} }\ ,}$

جستارهای وابسته

• اتصال امیتر مشترک
• اتصال بیس مشترک
• اتصال درین مشترک
• اتصال سورس مشترک
• اتصال گیت مشترک
• ترانزیستور اثرمیدانی
• ترانزیستور BJT

منابع

• Razavi، Behzad. Fundamentals of Microelectronics.
• Sedra-Smith. Microelectronic Circuits.

پیوند به بیرون

• R Victor Jones: Basic BJT Amplifier Configurations
• NPN Common Collector Amplifier
• Theodore Pavlic: ECE 327: Transistor Basics; part 6: npn Emitter Follower
• Doug Gingrich: The common collector amplifier U of Alberta
• Raymond Frey: Lab exercises U of Oregon