射极跟随器电路(共集电极放大电路)设计

射极跟随器电路(共集电极放⼤电路)设计
⽂章⽬录
前⾔
该电路简单来说就是输出信号从发射极取出,且跟随着输⼊信号⼯作。
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电压没有放⼤作⽤,输出阻抗低,主要起电流放⼤作⽤。
利⽤它输⼊阻抗⾼,从信号源吸取电流⼩的特点,将它作多级放⼤电路的输⼊级。
利⽤它输出阻抗⼩,带负载能⼒强的特点,将它作多级放⼤电路的输出级。
利⽤它输⼊阻抗⾼,输出阻抗⼩,将它作多级放⼤电路的中间级,隔离前后级的相互影响。
输⼊阻抗低,可以⽤在驱动电机和扬声器等阻抗低的负载电路上。
⼀、电路设计
芒果去皮机请设计⼀个射极跟随器电路,规格为:最⼤输出电压 :8V ,最⼤输出电流±5mA(1KΩ),其他⽆。
1.确定电源电压
在共集电极情况下,在发射极取出输出信号,所以R  的压降对输出电压来说不成为损耗。因此,射极跟随器的电源电压取⽐最⼤输出电压稍⼤就⾏(在取出数百毫安以上的输出电流时,饱和电压V 成为不可忽略的值,必须将电源电压提⾼)
这⾥最⼤输出电流±5mA,所以电源电压取15V。电极臂
2.选择晶体管
由设计规格可知,最⼤输出电流是±5mA,这⾥取I =10mA。
另外集电极-基极间与集电极-发射极耐压要能承受15V电源电压。
在这⾥选择NPN通⽤型⼩信号2N5551。
3.晶体管集电极损耗的计算
如果将发射极的直流电位V  设置在电源电压与GND的中点,就能取出最⼤的输出振幅。
取基极偏置电压V =7.5V,故V =6.9V(设V =0.6V)。所以集电极-发射极电压V 为8.1V。
因此,⽆信号时的晶体管集电极损耗为:
P =V ·I =8.1V · 10mA
=81mW
所选晶体管也符合要求。
4.决定发射极电阻R 的⽅法
R =V /I =6.9/10mA ≈ 690Ω
5.偏置电路的设计
设晶体管的电流放⼤倍数h 为200,则基极电流为0.05mA。
通常,在基极偏置电路中,偏置电阻流动电流应是基极电流的10倍左右(与共发射极放⼤电路⼀样),则设I =0.75mA,
R =V  / I =7.5V / 0.75mA=10KΩ
R =(15-V )/ I  = 7.5V / 0.75mA =10KΩ
6.电容C  ~ C 的确定
P·P E CE E E B E BE CE C CE C E E E E FE 1,22B 1,21B    1.214
蜗轮副C 与C 切断直流电压的电容。这⾥设C =C =10uF。
C 与偏置电路的电阻形成⾼通滤波器的截⽌频率为:
f =1/2πRC=1/2π·10uF·5KΩ ≈ 3.2HZ
接负载时,与C 形成⾼通滤波器的截⽌频率为:
f =1/2πRC=1/2π·10uF·1KΩ ≈ 16HZ
C 与C 是电源的去耦电容,设C =0.1uF,C =10uF。
7.Multisim 仿真
仿真结果如下:
可以看到输出波形的负侧⼀部分在离中点3.89V(=I *(R //R ))处被截去了,这是因为带电阻负载的射极跟随器,没有预先将空载电流增⼤到⽐最⼤输出电流还要⼤⼀些。 必须注意这种情况。(I 为有信号时发射极的直流电流)
故射极跟随器负载加重后负侧波形会被截去?
易揭膜
解释:
发射极直流电流是:I =V /R ⽅向是从发射极到地
发射极负峰时交流电流是:I =(0-V )/(R //R )
⽅向是从地到发射极
如果I ⼩于I 时,电流反向,发射极反偏,晶体管截⽌,所以负峰会被切去,原因是发射极交流电阻与直流电阻⼤⼩不⼀样。
8.推挽型射极跟随器
解决这个问题可以增⼤直流电源,也可以采⽤推挽型射极跟随器。
为了改善上述的缺点,将发射极负载换为PNP型晶体管的射极跟随器的电路。
12121C12C23434ED E L ED ED E E
EA in E L ED EA
由于上侧的NPN晶体管将电流“吐”出给负载(推),PNP晶体管“吸”进电流(挽),所以称为推挽。
如图电路接上100Ω负载时的输⼊输出波形。尽管取出±43mA的电流,波形都没有被截去。但是在输出波形的中央附近,存在正弦波上下侧没有连接上的部分,这称为开关失真或交叉失真。
失真的原因在于晶体管的偏置⽅法,两个晶体管的基极连在⼀起,所以基极电位是相同的。输⼊信号在0V附近时,基极-发射极间没有电位差,故没有基极电流的流动。晶体管双⽅都截⽌了。
即使在基极加上输⼊信号,直到上侧晶体管的基极电位⽐发射极⾼0.6V都不⼯作,相反,下侧晶体管的基极电位⽐发射极低0.6V也不⼯
即使在基极加上输⼊信号,直到上侧晶体管的基极电位⽐发射极⾼0.6V都不⼯作,相反,下侧晶体管的基极电位⽐发射极低0.6V也不⼯作。所以会在波形的中央部分产⽣±0.6V的盲区。
改进后的推挽型射极跟随器
挖矿脚本⽤⼆极管在各个晶体管的基极上加上0.6V的补偿电压(⼆极管的正向压降)以取消晶体管的盲区。
注:如果在直流电源为15V的情况下加⼊⼆极管开关消除失真,开关失真是解决了,但是波形却失真了,上下侧都会被截去,所以我提⾼了直流电源电压为25V(或者提⾼负载)。(不知道是什么原因)
晶体管的空载电流⼏乎为0。

本文发布于:2024-09-23 06:31:03,感谢您对本站的认可!

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