不规则共射极放大器设计

电器工程 晶体管 放大器 npn 共发射极 负面反馈
2022-01-21 04:22:58

与常规模式(图 2)相比,图 1 中表示的共射极放大器有什么优点(或缺点)吗?谢谢。

(图 1 中的“DS548”晶体管只是一个 BC548。)

(图 1 中的二极管只是一个 1N4004 功率二极管,以防有人以错误的方式连接电源。)

资料来源:Funway into Electronics 第 1 卷

(来源:S. Voron、R. Tester 和 M. Middleton,Funway into Electronics 第 1 卷。新南威尔士州 Chullora:Dick Smith Electronics,2008 年)

在此处输入图像描述

图 2(来源:Electronics Tutorials - Common Emitter Amplifier

3个回答

如果添加到零件清单中的每个组件都有成本,或者空间受到严格限制,则可以使用“简单”的双电阻偏置电路。将简单偏置电路与 4 电阻偏置电路进行比较:

电路简单的优点:

  • 简单的直流偏置,零件数量少
  • 分流反馈电阻器提高了线性度
  • 如果存在无功源和负载,则不太可能发生振荡

电路简单的缺点:

  • 不同晶体管的直流工作点不太稳定
  • DC 偏压的温度稳定性较差
  • 由于分流反馈,输入阻抗低
  • 分流反馈会降低可能的最大增益。(对于射频,可能是件好事)
  • 分流反馈降低了输出到输入的隔离

描述符

  • 共发射极 NPN
  • 用于射频放大的交流耦合输入和输出
  • 直流自偏置
  • 负反馈高增益 (30dB) 电压放大器

特征

  • 低输入阻抗接近匹配天线阻抗以实现最大功率传输(对于 VHF?)

  • 由于增益过大 NFB(负 FB),输出阻抗略低(~ Rc 的 80%)

  • 高增益 ~ Av=160~200 无负载天线源阻抗

  • AC 的低 Av 增益灵敏度,适用于具有宽变化 (3:1) 的高 hFE

    • hFE 的增加提高了 Ic,降低了 Vce,从而降低了 Ibe,从而减少了 Vce 从 Rcb 负反馈的摆动。
  • 相当恒定的功耗 40 ~ 60 mW(由于 hFE >70 的 Vbe 反馈)

  • Vce 可承受宽 hFE 变化,输出摆幅远小于 9V

  • THD 或 IMD 的线性度优于 H 偏置

共同的想法

这两个数字是对偶的;他们提出了相同想法的两种可能的实现方式——负反馈它们是运算放大器反相(跨阻)同相放大器的晶体管模拟。实际上,两者都是反相的,因为晶体管是从基极一侧驱动的,但与运算放大器电路的相似之处在于施加负反馈的方式。

实现

反相配置

在这种情况下(图 1),在晶体管和运算放大器电路中,输入电压和输出(集电极)电压通过两个电阻器(R1 和 R2)“并联”施加到晶体管输入端(基极-发射极电压)或运算放大器反相输入。

R1为输入电压源的内阻或串联的附加电阻;R2 是连接在集电极(运算放大器输出)和基极(运算放大器反相输入)之间的电阻。一位大学教授(但不是我:)会很有启发性地说这是一个电压分流负反馈

手术。在图 1 中,当输入电压增加时,基极电压也会尝试增加。但是晶体管“感知”到这种变化并开始降低其集电极电压以恢复基极电压。结果,基地出现了一个“虚拟地面”;因此该电路具有低输入电阻。这就是著名的米勒效应

由于基极的虚拟接地,就像在运算放大器反相配置中一样,交流增益由比率 R2/R1 确定。没有 R1 时,没有反馈,增益最大(gm*Vin)。

“同相”配置

在这种情况下(图 2),在晶体管和运算放大器电路中,输入电压和输出(发射极)电压“串联”施加到晶体管输入(基极-发射极结)或运算放大器差分输入。大学教授会说这是一个当前的系列负面反馈

手术。在图 2 中,当输入电压增加时,基极电压也会尝试增加。但是晶体管“感应”到这种基极-发射极变化并开始增加其发射极电压以恢复基极-发射极差异。结果,发射极电压跟随基极电压,它们之间的差异几乎为零 (VF)。基极电流(几乎)没有变化……基极和发射极之间出现“虚拟高电阻”;因此电路具有高输入电阻。这是米勒效应的另一个(双重)版本,称为“自举”。

输出。让我们用 R1 表示发射极电阻,用 R2 表示集电极电阻,以与图 1 进行比较。如果我们使用发射极电阻两端的电压 VR1 = Vin 作为输出,这将是一个射极跟随器但是我们在集电极中连接了另一个电阻……并使用它两端的电压降 VR2 作为输出。两个压降连接起来,就像通过“电传输” I. 所以 VR2/R2 = VR1/R1 = I、VR2/VR1 = R2/R1 和 VR2 = VR1.R2/R1 = Vin.R2/R1。因此,输出电压 VR2 可以小于、等于或高于 VR1 (Vin)……我们使用后一种情况来获得放大器。更准确地说,我们使用它的 Vc 对 Vcc 的补码,因为它是接地的。

获得。解释为什么增益只有 R2/R1 而不是 R2/R1 + 1 很有趣。原因是,与运算放大器的非反相配置相比,输入电压不包括在输出电压中。

“反相”分压器。因此,这是“R1/R2 分压器”的一种特殊情况,其中输入电压仅施加在 R1 上,输出电压通过 R2,而在经典的“R2/R1 + 1 分压器”中,输入电压电压加在整个电阻 R1 + R2 上,输出电压加在 R1 上。这个技巧是在负反馈的帮助下实现的。