射極跟隨器也就是共集電極放大電路,是一種廣泛應(yīng)用的電路。其主要作用是將交流電流放大,以提高整個(gè)放大電路的帶負(fù)載能力。實(shí)際電路中,一般用作輸出級(jí)或隔離級(jí)。
其特點(diǎn)為輸入阻抗高,輸出阻抗低,因而從信號(hào)源索取的電流小而且?guī)ж?fù)載能力強(qiáng),所以常用于多級(jí)放大電路的輸入級(jí)和輸出級(jí);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(fā)射極放大電路,經(jīng)推導(dǎo)可得Av=R3/R1,與BJT直流放大系數(shù)HFE無關(guān),而是由R3與R1之比來決定的,嚴(yán)格來說是有關(guān)系的,但在工程上??珊雎圆挥?jì)。
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(shí)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(fù)載)
?、佼?dāng)共射放大電路輸出不接負(fù)載時(shí),相當(dāng)于所接負(fù)載RL= ∞,測得此時(shí)V0 等于V01=R3/R1*V2=15*0.4=6VPP(V2的峰峰值為0.4V,當(dāng)RL= ∞時(shí),直接測三極管C極的信號(hào)即為這里的V01)
?、诋?dāng)接上負(fù)載取RL=330Ω 時(shí),可測得輸出V02=3VPP=1/2VO1由此可得接上負(fù)載后,由于接上負(fù)載與共射放大電路的輸出阻抗分壓作用,導(dǎo)致輸出變?yōu)?/2V0,即減半,經(jīng)計(jì)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(gè)輸出阻抗是很大的,假設(shè)后面直接接一個(gè)8Ω的揚(yáng)聲器則揚(yáng)聲器兩端的電壓只有V=8/(330+8)*V01=71MV,信號(hào)不僅沒有得到放大反而減小,這顯然不是我們要的結(jié)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(fù)載(揚(yáng)聲器)之間,起到阻抗轉(zhuǎn)換的作用,使阻抗降低如到0Ω,從而驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。
那現(xiàn)在我們先試著搭建射極跟隨器的電路,在拿到這個(gè)命題時(shí),我們首先應(yīng)該提前思考這兩個(gè)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(gè)使該電路能穩(wěn)定的工作在放大區(qū)的條件,也就是前面教程講到的提供一個(gè)穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn),也就是提供一個(gè)偏置電路,以及一個(gè)射極反饋電路,使該放大電路的直流特性穩(wěn)定,不易受溫度的影響。
?、?既然是射極跟隨器,那信號(hào)肯定應(yīng)該從射極取出,因?yàn)槿魪募姌O取出的話,那就是共發(fā)射極放大電路了,在此加上一個(gè)輸出時(shí)加一個(gè)隔直電容,輸入仍是基極通過一個(gè)耦合電容進(jìn)行信號(hào)輸入,最后應(yīng)該考慮的一點(diǎn)就是集電極應(yīng)該怎么接了,其實(shí)主要糾結(jié)點(diǎn)在于是否中間要接一個(gè)電阻RC,再接到VCC,來與基極,射極構(gòu)成發(fā)射結(jié)正偏,極電結(jié)反偏的放大電路。那我們可以討論一下有沒有必要接這個(gè)集電極電阻。
我們前面講到基極與射極之間存在的一個(gè)正偏的PN結(jié),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(hào)直接短接到射極進(jìn)行輸出,沒有任何交流衰減,也就是假設(shè)Vb的交流信號(hào)為0.4sinwt,那么射極輸出的信號(hào)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(jù)疊加原理,輸入輸出信號(hào)既有既有直流成分又有交流成分,分別寫出基極的信號(hào)組成和射極的信號(hào)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(fā)射極電位僅由基極Vb來決定而與RE的值、以及Rc的值無關(guān);
所以我們可以去掉Rc,使集電極直接接VCC,當(dāng)然如果接上一個(gè)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?yàn)榻釉谏錁O跟隨器的負(fù)載電阻RL,從交流的角度看,是并聯(lián)接在發(fā)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(hào)V0也與RE的值無關(guān),也就是說即使改變負(fù)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(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證:
假設(shè)我們認(rèn)為射極跟隨器輸出阻抗Ro不為0,隨便取個(gè)值如Ro=8Ω,讓負(fù)載RL=8Ω,則輸出Vo將因?yàn)樨?fù)載分壓而減半Vo=RL/(RL+Ro)*Vi=1/2*Vi,而此時(shí)我們實(shí)際測到的Vo=RL/(RL+Ro)*Vi=1*Vi
?RL/(RL+Ro)=1
?Ro=0;
與假設(shè)矛盾,即假設(shè)不成立,
?Ro=0;
既然R0=0,也就是說,理論上射極跟隨器接的負(fù)載為不管為多大時(shí),其輸出都跟隨輸入的值V0=Vi,而不會(huì)像前面講的共發(fā)射極放大電路那樣被負(fù)載拉下來的現(xiàn)象,起到了阻抗變換的作用。
評(píng)論