أصبحت مخرجات المجمع المفتوح شائعة بشكل متزايد في تصميمات الرقائق الرقمية ومكبرات التشغيل وتطبيقات نوع المتحكم الدقيق (Arduino) للاتصال بدوائر أخرى أو تشغيل دوائر التحكم في الحمل ذات التيار العالي مثل مصابيح LED والمرحلات التي قد تكون غير متوافقة مع الخصائص الكهربائية. ولكن ماذا يعني "المجمع المفتوح"، وكيف يمكننا استخدامه في تصميم الدوائر؟
كما نعلم من دروسنا السابقة، فإن الترانزستورات ثنائية القطب، سواء كانت NPN أو PNP، هي أجهزة ذات ثلاثة أطراف. يتم تحديد الأطراف الثلاثة على أنها الباعث والقاعدة والمجمع.
يمكننا استخدام الترانزستورات ثنائية القطب للعمل كمضخمات، أي أن سعة إشارة الخرج أكبر من إشارة الخرج، أو بشكل أكثر شيوعًا، كمفاتيح إلكترونية من النوع الصلب "تشغيل/إيقاف".
نظرًا لأن الترانزستور ثنائي القطب (BJT) عبارة عن جهاز طرفي، فيمكن تكوينه وتشغيله في أحد أوضاع التبديل الثلاثة المختلفة. وهي القاعدة المشتركة (CB)، والباعث المشترك (CE)، والمجمع المشترك (CC).
عند استخدامه للتضخيم (المنطقة النشطة) أو التبديل (منطقة القطع أو التشبع)، فإن تكوين "الباعث المشترك" هو أكثر تكوين ترانزستور شيوعًا. هذا هو تكوين الترانزستور الذي سنراه في هذا البرنامج التعليمي فيما يتعلق بإخراج المجمع المفتوح.
خذ في الاعتبار تكوين مكبر الباعث المشترك القياسي الموضح أدناه.
في هذا التكوين أحادي المرحلة للباعث المشترك، يتم توصيل المقاومة بين طرف المجمع للترانزستور وقضيب الطاقة الموجب V CC. يتم تطبيق إشارة الإدخال بين قاعدة الترانزستور ووصلة الباعث، ويتم توصيل طرف الباعث بالأرض مباشرة. ومن هنا جاء المصطلح الوصفي "الباعث المشترك" (CE).
يتم تغذية تيار التحيز IB المطلوب "لتشغيل" الترانزستور مباشرة إلى قاعدة الترانزستور NPN من خلال مقاومة القاعدة RB، ويتم عكس إشارة الخرج 180 درجة بالنسبة لإشارة الإدخال، المأخوذة من محطات المجمع والباعث.
يتيح هذا التحكم في تيار جامع الترانزستور بين الصفر (القطع) وبعض القيم القصوى (التشبع). وهذا أمر قياسي في تكوينات الباعث المشترك ويمكن تحيزه إما كمضخم من الفئة A أو كمفتاح تشغيل/إيقاف منطقي.
تكمن المشكلة هنا في أن كلاً من الترانزستور ومقاومة حمل المجمع الخاصة به متصلان بجهد إمداد مشترك. تُستخدم مقاومة المجمع RC هنا للسماح لجهد المجمع VC بالتغير استجابةً لإشارة الإدخال المطبقة على الطرف الأساسي للترانزستور، وبالتالي السماح للترانزستور بإنتاج إشارة خرج مكبرة. نظرًا لعدم وجود RC، فإن الجهد على الطرف المجمع سيكون دائمًا مساويًا لجهد الإمداد.
كما ذكرنا سابقًا، عندما يكون VBE أقل بكثير من {{0}}.7 فولت (تيار القاعدة صفر) أو أكثر بكثير من 0.7 فولت (تيار القاعدة الأقصى)، يمكن أن يعمل الترانزستور ثنائي القطب بين منطقتي القطع والتشبع.