射極跟隨器指的是:信號從基極輸入,從發(fā)射極輸出的放大器。其特點為輸入阻抗高,輸出阻抗低,因而從信號源索取的電流小而且?guī)ж撦d能力強,所以常用于多級放大電路的輸入級和輸出級;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。
單級射級跟隨器電路參數(shù)設計?
射級跟隨器的優(yōu)點是輸入阻抗高,輸出阻抗很低(幾乎為0),起到緩沖變換作用。如圖1所示。?
下圖是一個基本的射級跟隨器電路。
雖然單級射隨器電路的輸出阻抗幾乎為0,接任意負載都沒有不會改變輸出信號幅度,但是負載的變化對射級跟隨器最大不失真輸出電壓幅度有影響。負載加重(就是負載變小的情況)和輸入信號最大幅度變大兩種情況下會產生輸出截止失真。?
截止失真原因:三級管工作在放大狀態(tài),說明至少導通,條件就是保證總電流Ie》0。當輸入信號變成負的時候,可以知道交流電壓在E級上產生了一個負電流(從R2和R4一起流向E級,對交流信號來說,C1是短路的),ie=-VSIN/(RE//RL),負電流最大將會達到下面公式所示的值:(0.5*Vp-p)/?(RE//RL),所以為了發(fā)射極總電流不為零,Ie=(IE+?ie?)》=0。?根據這個分析條件來:
一、預測一個此類電路最大不失真輸出電壓為多少。?
二、根據輸入信號最大幅度和負載的的大小來選擇合適的靜態(tài)點。?
飽和失真原因:0.5Vpp+VE(發(fā)射極的直流偏置電壓)+VCE(當IC過大時,VCE會變得很小,但是有個極限)《=VCC,當VPP過大時會產生飽和失真,可以知道產生飽和失真所需要的電壓要比截止失真的電壓大的多,所以往往只會觀察到先發(fā)生截止失真。所以也決定了截止失真是要解決的主要問題。?
參數(shù)設計步驟如下:?
假定輸入峰峰值幅度最大為4.66V,負載為1K。??
1、先將發(fā)射極輸出的靜態(tài)工作點設置在4.5V左右(經驗),此目的是為了提高信號輸出的動態(tài)范圍。則(4.5/RE)》=(?(0.5*4.66)/(RE//1K)。?所以?在VE=4.5V情況下,RE《=931歐。(當每個VE值都會對應一個RE的上限,從公式里可以清楚的看出來)
2、已知RE=931歐,則IC=4.83mA,就是說在此偏置下,發(fā)射極電流至少要大于等于4.83mA,才能滿足設計。?
3、既然知道發(fā)射極電壓,那么基極電壓就是4.5+0.6=5.1V,可以選擇合適的偏置電阻來進行偏置了。所以取基極偏置電流為0.5mA,那么5.1/0.5=10.2K,(8.97-5.1)/0.5=7.3K?
4、由此參數(shù)仿真,可得各個直流工作點,發(fā)現(xiàn)幾乎與理論計算的一致。
再看此時仿真的截止失真電壓:
計算驗證4.796*(0.931//1)=2.31V,非常準確。?
結果非常好。至此,設計完成。
仿真歸仿真,元件卻沒有這么湊巧的值。?
1、由于手頭沒有931歐的電阻,只有0.99K的,所以選擇提高點偏置電壓,來進行參數(shù)設計。?
2、此時知道IC》=2.33/(0.99//1)=4.68mA,所以不妨設這個為偏置電流,此時4.68*0.99=4.63V,即此時的VE偏置電壓必須大于4.63V這個值。不妨設置偏置電壓為4.63V則基極電壓應該為4.63+0.6=5.23V,?
3、直流偏置電流同樣取零點幾毫安的樣字,由于手頭本就一個7.5K的電阻,則先試著計算,5.23/7.5=0.697mA,那么另外一個偏置電阻便是(8.97-5.23)/0.697=6.65K,沒有這種阻值,我便選擇5.1K的,那么仿真圖如下:
仿真結果如下,非常好。
計算驗證:4.653*(1//0.99)=2.31V。
為此,專門此參數(shù)用8050搭了一個電路,經測量,直流靜態(tài)工作點幾乎和仿真的完全一致(幾十毫伏的偏差)。?
然后截止失真電壓是-2.36V,如圖所示:?
總結:?
若想再提高輸出電壓最大范圍唯一辦法就是減小RE,也就是提高VE的直流偏置電壓往0.5VCC上提(或者說Ic)。
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