Οι έξοδοι ανοιχτού συλλέκτη είναι ολοένα και πιο κοινές σε σχέδια ψηφιακών τσιπ, λειτουργικούς ενισχυτές και εφαρμογές τύπου μικροελεγκτή (Arduino) για σύνδεση με άλλα κυκλώματα ή οδήγηση κυκλωμάτων ελέγχου φορτίου υψηλού ρεύματος, όπως led και ρελέ που μπορεί να είναι ασύμβατα με ηλεκτρικά χαρακτηριστικά. Τι σημαίνει όμως «ανοιχτός συλλέκτης» και πώς μπορούμε να τον χρησιμοποιήσουμε στη σχεδίαση κυκλωμάτων;
Όπως γνωρίζουμε από τα προηγούμενα σεμινάρια μας, τα διπολικά τρανζίστορ σύνδεσης, είτε NPN είτε PNP, είναι συσκευές τριών ακροδεκτών. Τα τρία τερματικά προσδιορίζονται ως Emitter, Base και Collector.
Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε διπολικά τρανζίστορ για να λειτουργήσουν ως ενισχυτές, δηλαδή το πλάτος του σήματος εξόδου είναι μεγαλύτερο από το σήμα εισόδου ή, συνηθέστερα, ως ηλεκτρονικοί διακόπτες τύπου "on/off" στερεάς κατάστασης.
Επειδή το τρανζίστορ διπολικής σύνδεσης (BJT) είναι μια 3-τερματική συσκευή, μπορεί να διαμορφωθεί και να λειτουργήσει σε μία από τις τρεις διαφορετικές λειτουργίες μεταγωγής. Είναι κοινή βάση (CB), κοινός πομπός (CE) και κοινός συλλέκτης (CC).
Όταν χρησιμοποιείται για ενίσχυση (ενεργή περιοχή) ή μεταγωγή (περιοχή αποκοπής ή κορεσμού), η διαμόρφωση "κοινού εκπομπού" είναι μακράν η πιο κοινή διαμόρφωση τρανζίστορ. Αυτή είναι η διαμόρφωση τρανζίστορ που θα δούμε σε αυτό το σεμινάριο σχετικά με την έξοδο ανοιχτού συλλέκτη.
Εξετάστε την τυπική διαμόρφωση του ενισχυτή κοινού εκπομπού που φαίνεται παρακάτω.
Σε αυτή τη διαμόρφωση κοινού εκπομπού ενός σταδίου, η αντίσταση συνδέεται μεταξύ του ακροδέκτη συλλέκτη του τρανζίστορ και της ράγας θετικής ισχύος V CC. Το σήμα εισόδου εφαρμόζεται μεταξύ της βάσης του τρανζίστορ και της διασταύρωσης του πομπού και ο ακροδέκτης του πομπού είναι απευθείας γειωμένος. Εξ ου και ο περιγραφικός όρος «κοινός εκπομπός» (CE).
Το ρεύμα πόλωσης IB που απαιτείται για να "ανοίξει" το τρανζίστορ τροφοδοτείται απευθείας στη βάση του τρανζίστορ NPN μέσω της αντίστασης βάσης RB και το σήμα εξόδου αντιστρέφεται 180 μοίρες σε σχέση με το σήμα εισόδου, που λαμβάνεται από τους ακροδέκτες συλλέκτη και εκπομπού.
Αυτό επιτρέπει τον έλεγχο του ρεύματος του συλλέκτη τρανζίστορ μεταξύ μηδέν (αποκοπή) και κάποιας μέγιστης τιμής (κορεσμός). Αυτό είναι στάνταρ στις διαμορφώσεις κοινών εκπομπών και μπορεί να πολωθεί είτε ως ενισχυτής Α κατηγορίας Α είτε ως λογικός διακόπτης ενεργοποίησης/απενεργοποίησης.
Το πρόβλημα εδώ είναι ότι τόσο το τρανζίστορ όσο και η αντίσταση φορτίου του συλλέκτη συνδέονται σε μια κοινή τάση τροφοδοσίας. Η αντίσταση συλλέκτη RC χρησιμοποιείται εδώ για να επιτρέψει στην τάση VC του συλλέκτη να αλλάξει ως απόκριση στο σήμα εισόδου που εφαρμόζεται στον ακροδέκτη βάσης του τρανζίστορ, επιτρέποντας έτσι στο τρανζίστορ να παράγει ένα ενισχυμένο σήμα εξόδου. Εφόσον δεν υπάρχει RC, η τάση στον ακροδέκτη του συλλέκτη θα είναι πάντα ίση με την τάση τροφοδοσίας.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, όταν το VBE είναι πολύ μικρότερο από {{0}}.7 βολτ (ρεύμα μηδενικής βάσης) ή πολύ περισσότερο από 0,7 βολτ (μέγιστο ρεύμα βάσης), ένα τρανζίστορ διπολικής διασταύρωσης μπορεί να λειτουργήσει μεταξύ της αποκοπής του και του περιοχές κορεσμού.