一下詳解發(fā)射極電阻的作用

AC信號(hào)放大器電路的目的是穩(wěn)定放大器的DC偏置輸入電壓，從而僅放大所需的AC信號(hào)。 這種穩(wěn)定是通過(guò)使用發(fā)射極電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該電阻可提供普通發(fā)射極放大器所需的自動(dòng)偏置量。為了進(jìn)一步說(shuō)明這一點(diǎn)，請(qǐng)考慮以下以下基本放大器電路。

基本公共發(fā)射極放大器電路

所示的公共發(fā)射極放大器電路使用分壓器網(wǎng)絡(luò)偏置晶體管的基極，并且公共發(fā)射極配置是設(shè)計(jì)雙極晶體管放大器電路的一種非常流行的方式。該電路的重要特征是相當(dāng)數(shù)量的電流流入晶體管的基極。 兩個(gè)偏置電阻R1和R2的交界處的電壓將晶體管的基極電壓V B保持在恒定電壓，并與電源電壓Vcc成比例。注意，V B是從基極到地測(cè)量的電壓，它是R2兩端的實(shí)際電壓降。 始終將“ A類(lèi)”放大器電路設(shè)計(jì)為使基極電流(Ib)小于流經(jīng)偏置電阻R2的電流的10%。因此，例如，如果我們要求靜態(tài)集電極電流為1mA，則基極電流I B約為此的十分之一，即10μA。因此，流過(guò)分壓器網(wǎng)絡(luò)的電阻器R2的電流必須至少是該值的10倍，即100μA。 使用分壓器的優(yōu)勢(shì)在于其穩(wěn)定性。由于由R1和R2構(gòu)成的分壓器負(fù)載較輕，因此可以使用所示的簡(jiǎn)單分壓器公式輕松計(jì)算基極電壓Vb。

分壓器方程

但是，使用這種類(lèi)型的偏置裝置，分壓器網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因基極電流太小而受到負(fù)載，因此，如果電源電壓Vcc有任何變化，那么基極上的電壓電平也會(huì)成比例地變化量。然后，需要某種形式的晶體管基極偏壓或Q點(diǎn)的電壓穩(wěn)定化。

發(fā)射極電阻穩(wěn)定

如圖所示，可以通過(guò)在晶體管發(fā)射極電路中放置一個(gè)電阻來(lái)穩(wěn)定放大器的偏置電壓。這個(gè)電阻是已知的發(fā)射極電阻，R e。添加這種的發(fā)射極電阻器裝置，其發(fā)射極端子與晶體管不再接地或零伏電位但是坐在通過(guò)的歐姆定律方程給出一個(gè)小的電勢(shì)在其上方：V E= I E×Re。其中：I E是實(shí)際發(fā)射極電流。 現(xiàn)在，如果電源電壓Vcc增加，則對(duì)于給定的負(fù)載電阻，晶體管集電極電流Ic也增加。如果集電極電流增加，相應(yīng)的發(fā)射極電流也必須增加，導(dǎo)致R E兩端的電壓降增加。由于V B = V E + V BE，該動(dòng)作導(dǎo)致基準(zhǔn)電壓成比例增加 由于基極電壓通過(guò)分壓電阻器R1和R2保持恒定，因此基極上相對(duì)于發(fā)射極Vbe的DC電壓按比例降低，從而減少了基極電流驅(qū)動(dòng)并保持集電極電流不再增加。如果電源電壓和集電極電流試圖減小值，則會(huì)發(fā)生類(lèi)似的動(dòng)作。 換句話說(shuō)，此發(fā)射極端電阻的增加有助于使用負(fù)反饋控制晶體管的基極偏置，從而抵消了集電極電流的任何企圖變化，而基極偏置電壓卻發(fā)生了相反的變化，因此電路趨于穩(wěn)定在固定水平。 同樣，由于部分電源在R E兩端下降，因此其值應(yīng)盡可能小，以便可以在負(fù)載電阻R L以及輸出端產(chǎn)生最大的電壓。但是，其值不能太小，否則電路的不穩(wěn)定將再次受到影響。

然后，流過(guò)發(fā)射極電阻器的電流計(jì)算為： 發(fā)射極電阻電流

根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，該發(fā)射極電阻兩端的電壓降通常為：V B – V BE，或電源電壓值Vcc的十分之一(1/10)。發(fā)射極電阻器電壓的常用數(shù)字在1至2伏之間，以較低者為準(zhǔn)。發(fā)射極電阻R E的值也可以從增益中找到，因?yàn)楝F(xiàn)在AC電壓增益等于：R L / R E 發(fā)射極電阻示例No1一個(gè)普通的發(fā)射極放大器具有以下特性：β= 100，Vcc = 30V和R L =1kΩ。如果放大器電路使用發(fā)射極電阻來(lái)提高其穩(wěn)定性，請(qǐng)計(jì)算其電阻。

放大器的靜態(tài)電流，我CQ給出如下：

發(fā)射極電阻兩端的電壓降通常在1-2伏之間，因此假設(shè)電壓降V E為1.5伏。

然后，將放大電路所需的發(fā)射極電阻值設(shè)為：100Ω，并將最終的公共發(fā)射極電路設(shè)為： 最終通用發(fā)射極放大器

如果需要的話，還可以找到放大器級(jí)的增益，并給出為：

發(fā)射極旁路電容在上面的基本串聯(lián)反饋電路中，發(fā)射極電阻R E執(zhí)行兩個(gè)功能：DC負(fù)反饋(用于穩(wěn)定偏置)和AC負(fù)反饋(用于信號(hào)跨導(dǎo)和電壓增益規(guī)范)。但是，由于發(fā)射極電阻是一個(gè)反饋電阻，由于交流輸入信號(hào)引起的發(fā)射極電流I E的波動(dòng)，也會(huì)降低放大器的增益。

為克服此問(wèn)題，如圖所示，在發(fā)射極電阻兩端連接了一個(gè)稱(chēng)為“發(fā)射極旁路電容器”的電容器C E。該旁路電容器使放大器的頻率響應(yīng)在指定的截止頻率?c處斷開(kāi)，從而將信號(hào)電流旁路(因此得名)接地。 作為電容器，對(duì)于DC偏置來(lái)說(shuō)，它似乎是開(kāi)路，因此，偏置電流和電壓不受旁路電容器的影響。在放大器的工作頻率范圍內(nèi)，電容器的電抗X C在低頻時(shí)將非常高，從而產(chǎn)生負(fù)反饋效應(yīng)，從而降低了放大器的增益。 通常選擇該旁路電容器C E的值以提供在最低截止頻率點(diǎn)的電容電抗，最多為發(fā)射極電阻器R E的值的十分之一(1/10)。然后假設(shè)要放大的最低信號(hào)頻率為100 Hz。旁路電容器C E的值計(jì)算如下： 發(fā)射極旁路電容

那么對(duì)于我們上面的簡(jiǎn)單公共發(fā)射極放大器，與發(fā)射極電阻并聯(lián)的發(fā)射極旁路電容器的值是：160μF 分離式發(fā)射極放大器雖然增加了旁路電容器，但C E通過(guò)抵消β(β)不確定性的影響來(lái)幫助控制放大器的增益，其主要缺點(diǎn)之一是，在高頻下，電容器的電抗會(huì)變得很低，以至于有效短路發(fā)射極電阻R E隨頻率增加而增加。 結(jié)果是，在高頻下，電容器的電抗幾乎不能實(shí)現(xiàn)AC反饋控制，因?yàn)镽 E短路了，這也意味著晶體管的AC電壓增益會(huì)大大增加，從而使放大器進(jìn)入飽和狀態(tài)。 在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)控制放大器增益的一種簡(jiǎn)單方法是將發(fā)射極電阻分成兩部分，如圖所示。

分體發(fā)射極電阻

發(fā)射極支路中的電阻分為兩部分：R E1和R E2在發(fā)射極支路內(nèi)形成分壓器網(wǎng)絡(luò)，旁路電容并聯(lián)連接在下部電阻兩端。 上電阻R E1與以前相同，但未被電容器旁路，因此在計(jì)算信號(hào)參數(shù)時(shí)必須考慮。下電阻器R E2與電容器并聯(lián)連接，并且在計(jì)算信號(hào)參數(shù)時(shí)被視為零歐姆，因?yàn)樗诟哳l下會(huì)短路。 這樣做的好處是我們可以在整個(gè)輸入頻率范圍內(nèi)控制放大器的交流增益。在直流下，發(fā)射極電阻的總值等于R E1 + R E2，而在更高的交流頻率下，發(fā)射極電阻僅為：R E1，與上面的原始未旁路電路相同。 那么電阻R E2是多少呢?那么這將取決于較低的頻率截止點(diǎn)所需的直流電壓增益。我們之前說(shuō)過(guò)，上述電路的增益等于：R L / R E，對(duì)于我們上面的公共發(fā)射器電路，其計(jì)算為10(1kΩ/100Ω)。但是現(xiàn)在在直流下，增益等于：R L /(R E1 + R E2) 因此，如果我們選擇的直流增益為發(fā)射電阻器的電阻值R E2，則說(shuō)為1(一)，則R E2為： 分離發(fā)射極電阻，R E2

然后，對(duì)于直流增益1(一)，R E1 =100Ω且R E2 =900Ω。請(qǐng)注意，AC增益將等于10。 然后，根據(jù)工作頻率，分離發(fā)射極放大器的電壓增益和輸入阻抗值介于完全旁路發(fā)射極放大器和非旁路發(fā)射極放大器之間。 發(fā)射極電阻摘要然后，總而言之，由于制造公差以及由于電源電壓和工作溫度的變化，晶體管的電流放大參數(shù)β可能從一個(gè)器件到具有相同類(lèi)型和相同零件號(hào)的另一器件有很大變化。 然后，對(duì)于一個(gè)普通的發(fā)射極A類(lèi)放大器電路，必須使用一個(gè)偏置電路，該電路將穩(wěn)定工作Q點(diǎn)，使DC集電極電流I C獨(dú)立于β。的影響β可以通過(guò)添加來(lái)降低在發(fā)射極電流的值發(fā)射極電阻，R E在發(fā)射極腿，以提供穩(wěn)定作用。 該發(fā)射極電阻兩端的電壓降通常在1至2伏之間。發(fā)射極電阻可以通過(guò)合適的旁路電容器完全旁路，C E與發(fā)射極電阻并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)更高的交流增益，或者使用分流發(fā)射極分壓器網(wǎng)絡(luò)來(lái)部分旁路，以降低直流增益和失真。該電容器的值由其在最低信號(hào)頻率下的容抗(X C)值確定。

審核編輯：湯梓紅