在本文中將詳細討論發射極跟隨器。
此配置的圖像如下所示,使用標準電流方向和電壓符號:
共集電極放大器的主要特點
使用BJT公共集電極配置的主要特性和目的是阻抗匹配。
這是因為這種配置具有高輸入阻抗和低輸出阻抗。
這一特性實際上與其他兩個對應的共基共發射極配置相反。
普通集電極放大器的工作原理
從上圖中我們可以看到,這里的負載與晶體管的發射極引腳相連,集電極連接到相對于基極(輸入)的公共基準。
這意味著,集電極對于輸入和輸出負載都是通用的。換句話說,進入基座的電源和集電極都具有共同的極性。在這里,基極成為輸入,發射器成為輸出。
值得注意的是,盡管配置類似于我們以前的共發射極配置,但可以看到收集器與“公共源”相連。
關于設計特性,我們不必采用一組常見的集電極特性來建立電路參數。
對于所有實際實現,共集電極配置的輸出特性將與共發射極完全相同。
因此,我們可以簡單地利用共發射極網絡采用的特性來設計它。
對于每個公共集電極配置,輸出特性通過對可用的IB值范圍應用IE與VEC來繪制。
這意味著共發射極和共集電極具有相同的輸入電流值。
為了實現共發射極的水平軸,我們只需要改變共發射極特性中集電極-發射極電壓的極性。
最后,您將看到,如果共發射極IC的垂直刻度與共集電極特性中的IE互換,則幾乎沒有任何差異(自∝ ?1以來)。
在設計輸入側時,我們可以應用共發射極基極特性,以實現基本數據。
操作限制
對于任何BJT,工作極限是指其特性上的工作區域,表示其最大可容忍范圍和晶體管可以以最小失真工作的點。
下圖顯示了如何為 BJT 特征定義此功能。
您還可以在所有晶體管數據表上找到這些工作限制。
其中一些工作限制很容易理解,例如我們知道什么是最大集電極電流(在數據手冊中稱為連續集電極電流)和最大集電極至發射極電壓(在數據手冊中通常縮寫為VCEO)。
對于上圖中演示的示例BJT,我們發現IC(max)被指定為50 mA,V CEO被指定為20 V。
在特性上繪制的垂直線表示為V CE(sat),表現出可以在不越過非線性區域的情況下實現的最小VCE,用名稱“飽和區域”表示。
BJT的額定VCE(sat)通常約為0.3V。
可能的最高耗散水平使用以下公式計算:
在上面的特征圖中,假設BJT的集電極功耗顯示為300mW。
現在的問題是,通過什么方法可以繪制集電極功耗曲線,由以下規格定義:
這意味著VCE和IC的乘積必須等于300mW,在特性上的任意一點。
如果假設IC的最大值為50mA,則在上式中代入得到以下結果:
上述結果告訴我們,如果IC = 50mA,則VCE在功耗曲線上將為6V,如圖3.22所示。
現在,如果我們選擇最高值為20V的VCE,那么IC電平將估計如下:
這將在功率曲線上建立第二個點。
現在,如果我們在中間選擇IC電平,假設在25mA,并將其應用于VCE的結果電平,那么我們得到以下解決方案:
圖3.22也證明了這一點。
所解釋的 3個點可以有效地應用于獲得實際曲線的近似值。毫無疑問,我們可以使用更多的點數進行估計并獲得更好的準確性,但是對于大多數應用程序來說,近似值就足夠了。
在IC = ICEO下面可以看到的區域稱為截止區域。不得到達該區域以確保BJT的無失真工作。
數據表參考
您將看到許多數據表僅提供ICBO值。在這種情況下,我們可以應用公式
ICEO = βICBO。 這將有助于我們在沒有特征曲線的情況下大致了解截止水平。
如果您無法從給定數據表中訪問特性曲線,則可能需要確認Ic,vCE及其乘積VCE x IC的值保持在以下公式3.17中指定的范圍內。
總結
共集電極是其他三種基本集電極中眾所周知的晶體管(BJT)配置,每當晶體管需要處于緩沖模式或用作電壓緩沖器時,都會使用。
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