一文詳解共集電極

在本文中將詳細(xì)討論發(fā)射極跟隨器。

此配置的圖像如下所示，使用標(biāo)準(zhǔn)電流方向和電壓符號(hào)：

共集電極放大器的主要特點(diǎn)

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?yàn)檫@種配置具有高輸入阻抗和低輸出阻抗。

這一特性實(shí)際上與其他兩個(gè)對(duì)應(yīng)的共基共發(fā)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(fù)載與晶體管的發(fā)射極引腳相連，集電極連接到相對(duì)于基極（輸入）的公共基準(zhǔn)。

這意味著，集電極對(duì)于輸入和輸出負(fù)載都是通用的。換句話說，進(jìn)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(fā)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(fā)射極配置，但可以看到收集器與“公共源”相連。

關(guān)于設(shè)計(jì)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(shù)。

對(duì)于所有實(shí)際實(shí)現(xiàn)，共集電極配置的輸出特性將與共發(fā)射極完全相同。

因此，我們可以簡(jiǎn)單地利用共發(fā)射極網(wǎng)絡(luò)采用的特性來設(shè)計(jì)它。

對(duì)于每個(gè)公共集電極配置，輸出特性通過對(duì)可用的IB值范圍應(yīng)用IE與VEC來繪制。

這意味著共發(fā)射極和共集電極具有相同的輸入電流值。

為了實(shí)現(xiàn)共發(fā)射極的水平軸，我們只需要改變共發(fā)射極特性中集電極-發(fā)射極電壓的極性。

最后，您將看到，如果共發(fā)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(shè)計(jì)輸入側(cè)時(shí)，我們可以應(yīng)用共發(fā)射極基極特性，以實(shí)現(xiàn)基本數(shù)據(jù)。

操作限制

對(duì)于任何BJT，工作極限是指其特性上的工作區(qū)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(diǎn)。

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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)手冊(cè)中稱為連續(xù)集電極電流）和最大集電極至發(fā)射極電壓（在數(shù)據(jù)手冊(cè)中通?？s寫為VCEO）。

對(duì)于上圖中演示的示例BJT，我們發(fā)現(xiàn)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(xiàn)出可以在不越過非線性區(qū)域的情況下實(shí)現(xiàn)的最小VCE，用名稱“飽和區(qū)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(jì)算：

在上面的特征圖中，假設(shè)BJT的集電極功耗顯示為300mW。

現(xiàn)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(guī)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(diǎn)。

如果假設(shè)IC的最大值為50mA，則在上式中代入得到以下結(jié)果：

上述結(jié)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(xiàn)在，如果我們選擇最高值為20V的VCE，那么IC電平將估計(jì)如下：

這將在功率曲線上建立第二個(gè)點(diǎn)。

現(xiàn)在，如果我們?cè)谥虚g選擇IC電平，假設(shè)在25mA，并將其應(yīng)用于VCE的結(jié)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(diǎn)。

所解釋的 3個(gè)點(diǎn)可以有效地應(yīng)用于獲得實(shí)際曲線的近似值。毫無疑問，我們可以使用更多的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行估計(jì)并獲得更好的準(zhǔn)確性，但是對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用程序來說，近似值就足夠了。

在IC = ICEO下面可以看到的區(qū)域稱為截止區(qū)域。不得到達(dá)該區(qū)域以確保BJT的無失真工作。

數(shù)據(jù)表參考

您將看到許多數(shù)據(jù)表僅提供ICBO值。在這種情況下，我們可以應(yīng)用公式

ICEO = βICBO。 這將有助于我們?cè)跊]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(shù)據(jù)表中訪問特性曲線，則可能需要確認(rèn)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(nèi)。

總結(jié)

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(dāng)晶體管需要處于緩沖模式或用作電壓緩沖器時(shí)，都會(huì)使用。