共集放大电路(射极跟随器)的基础知识

共集放大电路,也叫射极跟随器(emitter follower),通常用于连接两个电路,起到缓冲器的作用,也叫buffer。字面意思理解,本来两个电路正常连接的话不匹配,中间加了一个buffer,两个电路更匹配了,性能更好了。那么这个buffer要具备什么样的特点呢?
不影响信号的幅值和带宽;输入阻抗极大,使得前级电路容易驱动;输出阻抗极小,更容易驱动后级电路。下面就从这三个方面介绍射极跟随器,也就是这个buffer。
1、射随器的放大倍数和带宽
建立如下仿真原理图,共集放大电路的特点是输入端是基极,输出端是发射极,设置好偏置电压保证三极管工作在放大区。
仿真结果如下,从仿真波形可以看出输出电压摆幅与输入端摆幅相同,说明放大倍数为1,输出端波形为输入波形整理下降约0.7v,为三极管be之间的管压降。
为了和共射放大电路的带宽做比较,还是利用之前的仿真原理图,只不过把输入波形变成方波,因为方波含有丰富的高频分量,同时在三极管的集电极加上电压探头。原理图和仿真结果如下:
从图中可以看出发射极输出的电压波形与输出几乎一样,没有高频损失,但是集电极输出的电压波形压摆率明显降低,高频损失严重。说明射随电路具有极高的带宽,共射电路带宽特性却比较差。
2、射随器的输入阻抗
输入阻抗的计算可以查看我往期的文章,哪里有详细的介绍,这里把公式列在上面,推导很简单,因为beta是一个非常大的值,通常为100-200,所以输入阻抗非常大。
3、射随器的输出阻抗
输出阻抗的计算往期也有介绍,这里介绍另一种方法。
①、计算空载时输出电压的表达式:
②、计算带负载时输出电压的表达式:
③、令带负载时输出电压为空载时输出电压的一半,此时负载阻抗就和输出阻抗相等,从而得到输出阻抗。这里假设rbe=1kohm,re=1kohm,beta=100,可以求出ro约为10ohm,这是一个非常小的值。
4、小结
射极跟随器在电路中通常作为buffer来使用,一般不会单独使用,通常和共射放大电路一起配合来完成功率放大的功能。
共射放大电路放大电路的特点是放大倍数高,但是输出阻抗太大,不能带动很重的负载,射极跟随器的特点是不能放大电路,但是输入阻抗高,输出阻抗低,具有很高的带宽,可以带动很重的负载。所以共射放大器和射极跟随器配合使用可以得到一个效果更好的放大电路。

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