發(fā)射極電阻、電路方程計(jì)算案例和電容摘要

發(fā)射極電阻連接到晶體管放大器的發(fā)射極端子可以用來增加放大器的偏置穩(wěn)定性

交流信號放大器電路的目的是將直流偏置輸入電壓穩(wěn)定到放大器因此只放大所需的交流信號。

這種穩(wěn)定是通過使用發(fā)射極電阻來實(shí)現(xiàn)的，它提供了共發(fā)射極放大器所需的自動偏置量。 。為了進(jìn)一步解釋這一點(diǎn)，請考慮下面的基本放大器電路。

基本公共發(fā)射極放大器電路

所示的共射極放大器電路使用分壓器網(wǎng)絡(luò)來偏置晶體管基極，并且共射極配置是設(shè)計(jì)雙極晶體管放大器電路的非常流行的方式。該電路的一個重要特征是有相當(dāng)數(shù)量的電流流入晶體管的基極。

兩個偏置電阻結(jié)點(diǎn)的電壓， R1 和 R2 ，將晶體管基極電壓V B 保持在恒定電壓，并與電源電壓Vcc成比例。注意，V B 是從基極到地面測量的電壓，它是 R2 的實(shí)際電壓降。

這種“A類”類型放大器電路始終設(shè)計(jì)為使基極電流（ Ib ）小于流過偏置電阻 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 將約為其中的百分之一，即10μA。因此，流過分壓器網(wǎng)絡(luò)的電阻 R2 的電流必須至少為此量的10倍，或100μA。

使用a的優(yōu)勢分壓器在于它的穩(wěn)定性。由于 R1 和 R2 形成的分壓器負(fù)載較輕，因此可以使用簡單的分壓器公式輕松計(jì)算基極電壓 Vb 如圖所示。

分壓器方程

然而，這種類型的偏置安排分壓器網(wǎng)絡(luò)沒有被基極電流加載，因?yàn)樗?，所以如果電源電?Vcc 發(fā)生任何變化，那么基極上的電壓電平也會按比例變化。然后需要晶體管基極偏壓或Q點(diǎn)的某種形式的電壓穩(wěn)定。

發(fā)射極電阻穩(wěn)定

如圖所示，通過在晶體管發(fā)射極電路中放置單個電阻器可以穩(wěn)定放大器偏置電壓。該電阻稱為發(fā)射極電阻， R E 。添加此發(fā)射極電阻意味著晶體管發(fā)射極端不再接地或處于零電壓電位，而是位于由歐姆定律公式給出的小于其的電位： V E = I E x R E 。其中： I E 是實(shí)際的發(fā)射極電流。

現(xiàn)在，如果電源電壓 Vcc 增加，晶體管集電極電流對于給定的負(fù)載電阻， Ic 也會增加。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 上的電壓降增加，導(dǎo)致基極電壓增加，因?yàn)?V B = V E + V BE

由于基極通過分壓電阻保持不變R1 和 R2 ，基極上的直流電壓相對于發(fā)射極 Vbe 降低，從而降低基極電流并保持集電極電流不增加。如果電源電壓和集電極電流試圖降低，則會發(fā)生類似的動作。

換句話說，增加這個發(fā)射極電阻有助于使用負(fù)反饋控制晶體管基極偏置，這可以抵消任何試圖改變集電極電流的情況基極偏置電壓發(fā)生相反的變化，因此電路趨向于穩(wěn)定在一個固定的水平。

此外，由于部分電源在 R E 下降> ，其值應(yīng)盡可能小，以便在負(fù)載電阻 R L 上產(chǎn)生最大可能的電壓，從而產(chǎn)生輸出。但是，它的值不能太小或者電路的不穩(wěn)定性會再次受到影響。

然后流過發(fā)射極電阻的電流計(jì)算如下：

發(fā)射極電阻電流

根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，此發(fā)射極電阻上的壓降為通常認(rèn)為： V B -V BE ，或電源電壓值的十分之一（1/10），<跨度> VCC 。發(fā)射極電阻器電壓的常見數(shù)字在1到2伏之間，以較低者為準(zhǔn)。發(fā)射極電阻值 R E 也可以從增益中找到，因?yàn)楝F(xiàn)在交流電壓增益等于： R L / R E

發(fā)射極電阻示例No1

共發(fā)射極放大器具有以下特性，β= 100 ， Vcc = 30V 且 R L =1kΩ。如果放大器電路使用發(fā)射極電阻來提高其穩(wěn)定性，則計(jì)算其電阻。

放大器靜態(tài)電流 I CQ 如下： / p>

發(fā)射極電阻上的電壓降通常在1到2伏之間，因此我們假設(shè)電壓降， V E 1.5伏。

然后放大器電路所需的發(fā)射極電阻的值為：100Ω，最終的共發(fā)射極電路如下：

最終公共端發(fā)射器放大器

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如果需要，也可以找到放大器級的增益，并給出如下： / p>

發(fā)射器旁路電容

在上面的基本串聯(lián)反饋電路中，發(fā)射極電阻 R E 執(zhí)行兩個功能：用于穩(wěn)定偏置的DC負(fù)反饋和用于信號跨導(dǎo)和電壓的AC負(fù)反饋獲得規(guī)范。但由于發(fā)射極電阻是反饋電阻，由于交流輸入信號導(dǎo)致發(fā)射極電流 I E 波動，因此也會降低放大器增益。

為了克服這個問題，一個電容稱為“發(fā)射極旁路電容”， C E 如圖所示，它連接在發(fā)射極電阻兩端。該旁路電容導(dǎo)致放大器的頻率響應(yīng)以指定的截止頻率?c斷開，旁路（因此其名稱）信號電流接地。

電容器看起來像是用于直流偏置的開路，因此，偏置電流和電壓不受旁路電容器的影響。在放大器工作頻率范圍內(nèi)，電容電抗 X C 在低頻時(shí)會非常高，產(chǎn)生負(fù)反饋效應(yīng)，從而降低放大器的增益。

通常選擇旁路電容 C E 的值，以提供至多十分之一（1/10）值的容抗。發(fā)射極電阻 R E 在最低截止頻率點(diǎn)。然后假設(shè)要放大的最低信號頻率是100Hz。旁路電容 C E 的值計(jì)算如下：

發(fā)射極旁路電容

然后我們的簡單共射極放大器高于發(fā)射極旁路電容的值與發(fā)射極電阻并聯(lián)是：160μF

分離發(fā)射極放大器

增加旁路電容時(shí)， C E 有助于通過抵消β不確定性的影響來控制放大器的增益，（β），其主要缺點(diǎn)之一是在高頻時(shí)電容電抗變得如此之低以至于它有效地短路了隨著頻率的增加，發(fā)射極電阻 R E 。

結(jié)果是，在高頻時(shí)，電容的電抗允許很少的AC反饋控制，因?yàn)?R E 短路，這也意味著晶體管的交流電壓增益大大增加，驅(qū)動放大器進(jìn)入飽和狀態(tài)。

一種簡單的方法控制放大器增益超過wh ole工作頻率范圍是將發(fā)射極電阻分成兩部分，如圖所示。

分裂發(fā)射電阻

電阻在發(fā)射極支路中分為兩部分： R E1 和 R E2 形成分壓器網(wǎng)絡(luò)發(fā)射極支路與旁路電容并聯(lián)連接在下部電阻上。

上部電阻 R E1 與以前相同但電容器沒有旁路，因此在計(jì)算信號參數(shù)時(shí)必須考慮到這一點(diǎn)。較低的電阻 R E2 與電容并聯(lián)，在計(jì)算信號參數(shù)時(shí)被認(rèn)為是零歐姆，因?yàn)樗诟哳l時(shí)會短路。

這里的優(yōu)點(diǎn)是我們可以在整個輸入頻率范圍內(nèi)控制放大器的AC增益。在DC處，發(fā)射極電阻的總值等于 R E1 + R E2 ，而在較高的AC頻率下，發(fā)射極電阻僅為： R E1 ，與上面原始的非旁路電路相同。

那么電阻值是多少， R E2 。那么這將取決于較低頻率截止點(diǎn)所需的直流電壓增益。我們之前說過，上述電路的增益等于： R L / R E 對于我們上面的公共發(fā)射極電路計(jì)算10（1kΩ/100Ω）。但現(xiàn)在在DC處，增益將等于： R L /（R E1 + R E2 ）

因此，如果我們選擇比如1（1）的DC增益，則發(fā)射極電阻的值 R E2 為：

分裂發(fā)射極電阻，R E2

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然后獲得直流增益1（一）， R E1 =100Ω和 R E2 =900Ω。請注意，AC增益在10處相同。

然后，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，具體取決于工作頻率。

發(fā)射極電阻摘要

然后總結(jié)一下，晶體管的電流放大參數(shù)β可能因器件而異。由于制造公差，以及電源電壓和工作溫度的變化，相同的類型和部件號。

然后對于普通發(fā)射器A類放大器電路，必須使用能夠穩(wěn)定的偏置電路操作Q點(diǎn)使得DC集電極電流 I C 獨(dú)立于beta。通過增加發(fā)射極電阻， R E ，可以降低β對發(fā)射極電流值的影響在發(fā)射器支路中提供穩(wěn)定性。

該發(fā)射極電阻上的電壓降通常在1到2伏之間。發(fā)射極電阻可以通過合適的旁路電容完全旁路， C E 與發(fā)射極電阻并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)更高的AC增益或部分旁路，使用分離電容發(fā)射極分壓網(wǎng)絡(luò)，可降低直流增益和失真。該電容的值由最低信號頻率下的容抗（ X C ）值決定。