射極跟隨器也就是共集電極放大電路,是一種廣泛應用的電路。其主要作用是將交流電流放大,以提高整個放大電路的帶負載能力。實際電路中,一般用作輸出級或隔離級。
其特點為輸入阻抗高,輸出阻抗低,因而從信號源索取的電流小而且帶負載能力強,所以常用于多級放大電路的輸入級和輸出級;也可用它連接兩電路,減少電路間直接相連所帶來的影響,起緩沖作用。
射極跟隨器電路分析
共發射極放大電路,經推導可得Av=R3/R1,與BJT直流放大系數HFE無關,而是由R3與R1之比來決定的,嚴格來說是有關系的,但在工程上常可忽略不計。
Figure01
二. 輸出阻抗高,為什么共射放大電路的輸出阻抗高呢?我們可以實際測量得出,測量的方法如下:(為了便于理解,把figure01簡化為figure02,Ro表示輸出阻抗,RL為待接負載)
①當共射放大電路輸出不接負載時,相當于所接負載RL= ∞,測得此時V0 等于V01=R3/R1*V2=15*0.4=6VPP(V2的峰峰值為0.4V,當RL= ∞時,直接測三極管C極的信號即為這里的V01)
②當接上負載取RL=330Ω 時,可測得輸出V02=3VPP=1/2VO1由此可得接上負載后,由于接上負載與共射放大電路的輸出阻抗分壓作用,導致輸出變為1/2V0,即減半,經計算,V02=RL/(RL+Ro)*V01=1/2V01,
?RL=Ro=330Ω
?Ro=R3=330Ω
?共射放大電路的輸出阻抗等于集電極電阻R3,這個輸出阻抗是很大的,假設后面直接接一個8Ω的揚聲器則揚聲器兩端的電壓只有V=8/(330+8)*V01=71MV,信號不僅沒有得到放大反而減小,這顯然不是我們要的結果,所以這就是接下來我們要介紹的射極跟隨器,它的作用就是接在共射放大電路與負載(揚聲器)之間,起到阻抗轉換的作用,使阻抗降低如到0Ω,從而驅動揚聲器發聲。
那現在我們先試著搭建射極跟隨器的電路,在拿到這個命題時,我們首先應該提前思考這兩個問題:
①既然射極跟隨器也就是共集電極放大電路,它首先是放大電路,不管是放大電流還是放大電壓,既然要起到放大作用,我們首先要給它提供一個使該電路能穩定的工作在放大區的條件,也就是前面教程講到的提供一個穩定的靜態工作點,也就是提供一個偏置電路,以及一個射極反饋電路,使該放大電路的直流特性穩定,不易受溫度的影響。
② 既然是射極跟隨器,那信號肯定應該從射極取出,因為若從集電極取出的話,那就是共發射極放大電路了,在此加上一個輸出時加一個隔直電容,輸入仍是基極通過一個耦合電容進行信號輸入,最后應該考慮的一點就是集電極應該怎么接了,其實主要糾結點在于是否中間要接一個電阻RC,再接到VCC,來與基極,射極構成發射結正偏,極電結反偏的放大電路。那我們可以討論一下有沒有必要接這個集電極電阻。
我們前面講到基極與射極之間存在的一個正偏的PN結,它的直流壓差是固定的VBE≈0.6V,而交流阻抗為0,也就是基極輸入的交流信號直接短接到射極進行輸出,沒有任何交流衰減,也就是假設Vb的交流信號為0.4sinwt,那么射極輸出的信號也為0.4sinwt,峰峰值不變,而它的直流特性又是VB比VE大0.6V(VB=VE+0.6),根據疊加原理,輸入輸出信號既有既有直流成分又有交流成分,分別寫出基極的信號組成和射極的信號組成
Vb=VB+0.4sinwt.。。.。。.①
Ve=VE+0.4sinwt.。。.。。.②
又VB=VE+0.6待入①中得:
Vb=VE+0.6+0.4sinwt.。。.。。.③
Ve=VE+0.4sinwt.。。.。。.④
我們可以畫出③④的波形,figure04可以看出Ve可由Vb往下平移0.6V得到,由③-④得Ve=Vb-0.6V
?發射極電位僅由基極Vb來決定而與RE的值、以及Rc的值無關;
所以我們可以去掉Rc,使集電極直接接VCC,當然如果接上一個Rc電阻的話,電路也能正常工作,但也意味著在該電阻式有額外的功率損耗,因此一般都把Rc省掉。
又因為接在射極跟隨器的負載電阻RL,從交流的角度看,是并聯接在發射極電阻RE上的,所以改變RL的值與改變RE的值是一樣的,如圖
figure05
∴Ve交流成分的輸出信號V0也與RE的值無關,也就是說即使改變負載電阻的值,輸出電壓V0=Vi,即可得射極跟隨器輸出阻抗Ro≈0,為了說明問題我們可以做個實驗來驗證:
假設我們認為射極跟隨器輸出阻抗Ro不為0,隨便取個值如Ro=8Ω,讓負載RL=8Ω,則輸出Vo將因為負載分壓而減半Vo=RL/(RL+Ro)*Vi=1/2*Vi,而此時我們實際測到的Vo=RL/(RL+Ro)*Vi=1*Vi
?RL/(RL+Ro)=1
?Ro=0;
與假設矛盾,即假設不成立,
?Ro=0;
既然R0=0,也就是說,理論上射極跟隨器接的負載為不管為多大時,其輸出都跟隨輸入的值V0=Vi,而不會像前面講的共發射極放大電路那樣被負載拉下來的現象,起到了阻抗變換的作用。
評論
查看更多