公共基礎放大器設計
發布時間:2025-02-21 責任編輯:lina
【導讀】公共堿基放大器是另一種類型的雙極連接晶體管(BJT)配置,其中晶體管的基本端子是輸入和輸出信號的常見終端,因此其名稱為common Base(CB)。與更流行的普通發射極(CE)或公共收集器(CC)配置相比,常見的基本配置作為放大器不太常見,但由於其的輸入/輸出特性,但仍被使用。
公共堿基放大器是另一種類型的雙極連接晶體管(BJT)配置,其中晶體管的基本端子是輸入和輸出信號的常見終端,因此其名稱為common Base(CB)。與更流行的普通發射極(CE)或公共收集器(CC)配置相比,常見的基本配置作為放大器不太常見,但由於其的輸入/輸出特性,但仍被使用。
為wei了le使shi常chang見jian的de基ji本ben配pei置zhi作zuo為wei放fang大da器qi運yun行xing,將jiang輸shu入ru信xin號hao應ying用yong於yu發fa射she極ji終zhong端duan,輸shu出chu取qu自zi收shou集ji器qi終zhong端duan。因yin此ci,發fa射she器qi電dian流liu也ye是shi輸shu入ru電dian流liu,收shou集ji器qi電dian流liu也ye是shi輸shu出chu電dian流liu,但dan是shi由you於yu晶jing體ti管guan是shi三san層ceng,兩liang個gePN式設備,因此必須正確偏置它才能作為公共基礎放大器起作用。這就是基本發射線的交界處是向前偏向的。
考慮下麵的基本公共基本放大器配置。
使用NPN晶體管的公共基礎放大器

公共基礎放大器
然後,我們可以從基本的公共基本配置中看到,輸入變量與發射器電流I和基本發射極電壓v Be相關,而輸出變量與收集器電流i C和collector base電壓相關,V CB。
由於發射器電流也是輸入電流,因此輸入電流的任何更改都將在收集器電流i c中創建相應的更改。對於常見的基礎放大器配置,當前增益,i在我/ i本身時由公式i c /e e確定。 CB配置的當前增益稱為alpha,( α )。
在BJT放大器中,由於I e = i b + i c ,發射器電流總是大於收集器電流,因此放大器的電流增益(α)必須小於一個(unity),因為i C始終小於I e根據i b的價值。因此,CB放大器會衰減電流,典型的alpha值在0.980至0.995之間。
如圖所示,可以證明三個晶體管電流之間的電氣關係顯示出α, α和β,β的表達。

Alpha和Beta關係
放大器電流增益

公共基礎放大器電流增益
因此,如果標準雙極連接晶體管的β值為100,則α的值將以:100/101 = 0.99。
放大器電壓增益
由於公共基礎放大器無法用作當前放大器(A I?1 ),因此它必須具有作為電壓放大器操作的能力。公共堿基放大器的電壓增益是v out /v的比率,即收集器電壓v c與發射極電壓v e。換句話說,v out = v c和v in = v e。
由於在收集器電阻R C上開發了輸出電壓V輸出,因此輸出電壓必須是iC的函數,如歐姆法律,v rc = i c *r c。因此, I E的任何更改都將在I c中具有相應的更改。
然後,我們可以說,對於公共基本放大器配置,該配置:

電壓增益
當我是alpha時,我們可以將放大器電壓增益顯示為:

公共基礎放大器增益
因此,電壓增益或多或少等於收集器耐藥性與發射極電阻的比率。但是,在底座和發射極端子之間的雙極連接晶體管內有一個單個PN二極管連接,從而產生了所謂的動態發射器電阻R'e。
動態發射極性
對於AC輸入信號,發射器二極管結的有效小信號電阻給出:R'e = 25mV/ e,其中25mV是PN結點的熱電壓,並且I E是發射器電流。因此,隨著電流流過發射極的增加,發射極的電阻將減少成比例的量。
一些輸入電流流過這種內部基極發射線的電阻,以及通過外部連接的發射極電阻器R e。為了進行小信號分析,這兩個電阻彼此並聯。
由於R'e的值很小,並且R e通常要大得多,通常在kilohms(kΩ)範圍內,因此,放大器電壓增益的幅度在不同水平的發射器電流中動態變化。

因此,如果r e r'e r'e,那麼公共基礎放大器的真實電壓增益將為:

公共基壓增益
由於當前增益大約等於I e e e,因此電壓增益方程簡化為:

公共基礎放大器電壓增益
因此,例如,如果電流的1mA流過發射極基的交界處,則其動態阻抗為25mv/1mA =25Ω。伏特增益為10kΩ的收集器載荷電阻的V為:10,000/25 = 400,流過連接點的電流越多,較低的電流變為其動態電阻,電壓增益越高。
同樣,載荷電阻的值越高,放大器電壓的增益就越大。但是,根據r c的值,實用的公共基本放大器電路不太可能使用大於20kΩ的載荷電阻器,電壓增益範圍為典型的載荷值。請注意,放大器功率增益與其電壓增益大致相同。
由(you)於(yu)公(gong)共(gong)堿(jian)基(ji)放(fang)大(da)器(qi)的(de)電(dian)壓(ya)增(zeng)益(yi)取(qu)決(jue)於(yu)這(zhe)兩(liang)個(ge)電(dian)阻(zu)值(zhi)的(de)比(bi)率(lv),因(yin)此(ci)得(de)出(chu)的(de)是(shi),發(fa)射(she)極(ji)和(he)收(shou)集(ji)器(qi)之(zhi)間(jian)沒(mei)有(you)相(xiang)位(wei)反(fan)轉(zhuan)。因(yin)此(ci),輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)彼(bi)此(ci)相(xiang)互(hu)“相位”,這表明公共基本放大器是非反轉放大器配置。
放大器抗性增益
gonggongjibenfangdaqidianludeyouqutezhengzhiyishiqishuruheshuchuzukangdebilv,congerchanshenglesuoweidefangdaqikangxingzengyi,zheshishikuozengchengweikenengdejibenshuxing。womenshangmianyijingkandao,shurulianjiedaofasheji,bingcongshoujiqizhongquchudeshuchu。
在輸入和地麵端子之間有兩個可能的平行電阻路徑。一個通過發射極的抗性,將r e和另一個通過r'e和基本終端到地麵。因此,我們可以說以: z in = r e || r'e來研究發射極。
但是,隨著動態發射極的電阻,與r e相比, r'e非常小(r'e?r e),內部動態發射極抗性占主導地位的方程,導致低輸入阻抗大約等於r'e
因此,對於常見的基礎配置,輸入阻抗非常低,並且取決於源阻抗的值,R連接到發射極終端,輸入阻抗值的範圍在10Ω至200Ω之間。公共基礎放大器電路的低輸入阻抗是其作為單級放大器的有限應用的主要原因之一。
但是,CB放大器的輸出阻抗可能很高,具體取決於用於控製電壓增益和連接的外部載荷電阻R L L的收集器電阻。如果在放大器輸出端子上連接載荷電阻,則它與收集器電阻並聯有效連接,然後z out = r c || r l。
但是,如果與收集器電阻r C相比,如果外部連接的載荷電阻,則R L非常大,則R C將主導並行方程,從而導致中等輸出阻抗Z輸出,大約等於R C。然後,對於常見的基礎配置,其輸出阻抗回頭回到集電極終端將是:z out = r c。
隨著放大器的輸出阻抗回頭回到收集器終端可能很大,公共基本電路幾乎像理想的電流源一樣運行。因此,公共基本晶體管配置也稱為A:當前的緩衝區或當前的追隨者配置,而公共收費器(CC)配置的對立麵稱為電壓跟隨器。
公共基礎放大器摘要
我們在此教程中看到了有關公共基礎放大器的教程,它的當前增益(alpha)約為一個(統一),但電壓增益也可能很高,而典型值範圍從100到2000範圍以上。收集器負載電阻r L的值。
我(wo)們(men)還(hai)看(kan)到(dao),放(fang)大(da)器(qi)電(dian)路(lu)的(de)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)非(fei)常(chang)低(di),但(dan)是(shi)輸(shu)出(chu)阻(zu)抗(kang)可(ke)能(neng)很(hen)高(gao)。我(wo)們(men)還(hai)說(shuo),公(gong)共(gong)基(ji)礎(chu)放(fang)大(da)器(qi)不(bu)會(hui)反(fan)轉(zhuan)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao),因(yin)為(wei)它(ta)是(shi)一(yi)種(zhong)非(fei)反(fan)轉(zhuan)放(fang)大(da)器(qi)配(pei)置(zhi)。
由you於yu其qi輸shu入ru輸shu出chu阻zu抗kang特te性xing,公gong共gong基ji礎chu放fang大da器qi的de排pai列lie在zai音yin頻pin和he射she頻pin應ying用yong中zhong非fei常chang有you用yong,作zuo為wei電dian流liu緩huan衝chong區qu,以yi使shi低di阻zu抗kang源yuan與yu高gao阻zu抗kang載zai荷he匹pi配pei或huo作zuo為wei單dan個ge階jie段duan放fang大da器qi,或huo作zuo為wei單dan個ge階jie段duan放fang大da器qi作zuo為wei一yi個ge的de一yi部bu分fencascoded或多階段配置,其中一個放大器階段用於驅動另一個放大器階段。
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