初学射极跟随器1

最近在弄三极管放大电路, 能减小输出阻抗的利器:射极跟随器必不可少。对于推动比较大的电阻,一般的射极跟随器还能够发挥作用,可对于扬声器这一类大负载(4欧,8欧等,阻抗小),就失真严重。

先贴图:

这是最简单也是最基础的射极跟随器:​

第一步,是先让三极管处于forward-active区域,如何做到呢?

所以只要满足以上公式,就能保证三极管工作在forward-active区域

这里有另一种简化了的电路
简化了的电路

这个电路节省了电阻R2,相当于R2=无穷大,这个电路的基极电流比未简化的电路大(所以功耗也会增加)

​​

<think>我们正在讨论三极管跟随。根据引用[4],跟随随电路)是一种常见的三极管放大电路配置,其特点是电压增益近似为1,但具有电流放大作用,能提高带负载能力。其基本电路是集电接地(共集电配置),信号从基输入,从发输出。引用[4]提到:“理论上R1越小,带载能力越强,但一味减小R1的阻值,会导致三极管导通时通过的电流过大,一个加大了功耗,容易烧三极管,一个是三极管的放大系数会随电流Ie的增大而降低”。因此,我们需要合理设计跟随的偏置电路和负载电阻。另外,引用[5]介绍了三极管的基本工作原理:“电源Ub经过电阻Rb加在发结上,发结正偏,发区的多数载流子(自由电子)不断地越过发结进入基区,形成发电流Ie。”这为我们理解跟随的工作原理提供了基础。现在,我将详细解释跟随的工作原理和设计要点。</think>### 三极管跟随原理与设计 #### 一、基本结构 跟随(共集电放大电路)典型结构: $$V_{CC} \rightarrow R_B \rightarrow 基(B)$$ $$发(E) \rightarrow R_E \rightarrow GND$$ $$输出端: V_{OUT} = V_E$$ **核心特征**: - 电压增益 $A_v \approx 1$(输出电压跟随输入电压) - 电流增益 $A_i = \beta + 1$($\beta$为三极管放大倍数) - 高输入阻抗,低输出阻抗 #### 二、工作原理图解 ``` 输入信号↑ → $V_B$↑ → $V_{BE}$恒定 → $I_E$↑ → $V_E$↑ 输入信号↓ → $V_B$↓ → $V_{BE}$恒定 → $I_E$↓ → $V_E$↓ ``` 1. **电压跟随** 发结压降 $V_{BE}$ 基本恒定(硅管约0.7V),故: $$V_E = V_B - V_{BE} \approx V_B - 0.7V$$ 输出电压 $V_E$ 始终比基电压 $V_B$ 低一个 $V_{BE}$,实现电压跟随。 2. **阻抗变换** - 输入阻抗:$Z_{in} \approx \beta R_E$(可达数十kΩ) - 输出阻抗:$Z_{out} \approx \frac{r_{be}}{\beta}$(低至几十Ω) (其中 $r_{be}$ 为基等效电阻) 3. **电流放大** 发电流 $I_E = (\beta + 1)I_B$,实现电流放大,增强带载能力[^4]。 #### 三、设计要点 1. **偏置电路设计** - 基电阻 $R_B$ 选择: $$R_B = \frac{V_{CC} - V_B}{I_B} \quad \text{其中} \quad I_B = \frac{I_E}{\beta+1}$$ - 典型偏置方式:电阻分压式(增加稳定性) 2. **电阻 $R_E$ 选择** - 过小:$I_E$ 过大导致功耗增加,$\beta$ 下降(引用[4]实测:$I_e$从20mA→40mA,$H_{fe}$从160→130) - 过大:输出幅度受限 **设计公式**: $$R_E = \frac{V_E}{I_E} \quad \text{建议} \quad I_E \geq 10 \times I_{LOAD}$$ 3. **带载能力优化** - 问题:直接减小 $R_E$ 会增大功耗 - 解决方案: ``` VCC → RE → E │ LOAD │ GND ``` 负载电流 $I_{LOAD}$ 直接由三极管提供,$R_E$ 仅需提供最小维持电流(通常1-5mA)[^4]。 #### 四、典型应用场景 1. **阻抗匹配**:连接高输出阻抗源与低阻抗负载 2. **缓冲隔离**:防止后级电路影响前级(如传感接口) 3. **电流驱动**:驱动继电、LED等大电流负载 #### 五、改进设计(带恒流源) ``` VCC │ R1 │ B ────┤ ├─── E → OUTPUT │ │ R2 恒流源 │ GND ``` 恒流源替代 $R_E$: - 提升电压利用率(无 $I_E \times R_E$ 压降) - 维持 $I_E$ 恒定,避免 $\beta$ 下降问题[^4]
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