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通用基極放大器及其獨特的輸入輸出特性
放大器在電子領域的幾乎每個領域都在使用,在發現了放大器中使用的各種放大器電路之后,我對電子領域更加感興趣。從放大器到多層電路板的每種設計,都取決于設計,組裝和組件選擇的準確性。就組件而言,放大器存在于眾多的配置和功能應用中。
通用基極放大器
公共基極放大器是一種BJT配置或雙極結型晶體管,其中輸入和輸出信號共享該晶體管的基極端子,因此命名為公共基極(CB)。此外,與更普遍的公共集電極(CC)和公共發射極(CE)配置相比,CB配置通常不用作放大器。盡管它并未得到普遍使用,但當它使用時,主要是由于其輸入和輸出特性的獨特性。
為了簡化通用基本配置的放大器功能,我們需要將輸入信號提供給發射極端子,同時從集電極端子提取輸出。因此,在這種情況下,輸入電流也是發射極電流。這也意味著輸出電流確實是集電極電流。但是,由于晶體管既是三層器件又是兩個PN結器件,因此需要對其進行正確偏置以使其用作公共基極放大器。這意味著其基極-發射極結將需要正向偏置。
上圖是常見的基本放大器配置的基本電路圖。如果仔細觀察該圖,我們可以從基本的公共基極配置中看到,其中輸入變量與IE或發射極電流以及VBE或基極-發射極電壓相關。同樣,我們可以看到對應于IC或集電極電流以及VCB或集電極基極電壓的輸出變量。
通用基極放大器電路圖
另外,由于IE也是輸入電流,所以只要輸入電流發生變化,IC就會隨之變化。通常,對于普通的基極放大器配置,電流增益(Ai)定義為Iout÷Iin或公式IC÷IE。另外,用于常見基極放大器配置的Ai稱為Alpha(α)。
關于雙極結型晶體管配置,由于IE = IB + IC,所以集電極電流始終小于發射極電流。此外,放大器的Alpha還必須小于1,因為IC總是比IE小IB的量。因此,普通的基極放大器可減輕電流,并且通常具有的Alpha范圍為.980至.995,當然,該Alpha小于1。
共基極放大器電壓增益特性
我確定在檢查了描述通用基本放大器配置特性的公式和表達式之后,您現在肯定已經知道它不適合用作電流放大器。而且,由于其定義,放大意味著增加。由于總體電流增益通常在.980至.995之間,因此它肯定不會增加輸出電流。
順理成章的是,如果不增加電流,則應放大電壓。此外,共基放大器的電壓增益(AV)為VOUT÷VIN之比。或者,這意味著它是VC(集電極電壓)與VE(發射極電壓)之比。同樣,表達這些關系的其他方式是VIN = VE和VOUT = VC。
由于VOUT跨RC(集電極電阻)發展,因此VOUT還必須根據歐姆定律是IC的函數;VRC = IC×RC。因此,IE中的任何更改都將導致IC發生相應變化。在前面的觀察有效的情況下,我們可以用以下公式表示這些發現:
AV = VOUT÷VIN
AV = VC÷VE
AV?(IC×RC)÷(IE×RE)
另外,由于Alpha = IC÷IE,因此我們還將公共基極放大器的電壓增益表示為:
AV =α(RC÷RE)
要么
AV = AI(RC÷RE)
共基放大器的電壓增益特性
電壓增益等于(+/-)集電極電阻與發射極電阻之比。同樣,在發射極和基極之間的BJT內有一個PN二極管結,這會引起所謂的r'e或晶體管動態發射極電阻。
此外,對于交流輸入信號,發射極二極管結實際上具有小信號電阻,以下表達式表示該關系:r'e = 25mV÷IE。同樣,利用該表達式,25毫伏代表PN結的熱電壓,而IE當然代表發射極電流。因此,每當發射極電流增加時,發射極電阻也會成比例地減小。
請記住,一部分輸入電流也流過該內部基極-發射極結,流至基極和外部連接的發射極電阻RE。這也意味著在進行小信號分析時,您需要將這兩個電阻并聯。我們知道r'e的值很小。相反,RE的值通常要重要得多。通常在幾千米范圍內。因此,放大器的電壓增益的標度與發射極電流的變化電平相關地劇烈變化。
通用基極放大器可用作許多更復雜的電路和放大器設計的基礎。利用小信號分析,波德圖和電壓增益模型,您可以快速驗證電路并確定需要進行的任何設計更改。當您在布局和生產中進行設計時,這可以提高設計的安全性