【導(dǎo)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(fā)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,但由于其的輸入/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(fā)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,但由于其的輸入/輸出特性,但仍被使用。
為了使常見的基本配置作為放大器運(yùn)行,將輸入信號應(yīng)用于發(fā)射極終端,輸出取自收集器終端。因此,發(fā)射器電流也是輸入電流,收集器電流也是輸出電流,但是由于晶體管是三層,兩個PN式設(shè)備,因此必須正確偏置它才能作為公共基礎(chǔ)放大器起作用。這就是基本發(fā)射線的交界處是向前偏向的。
考慮下面的基本公共基本放大器配置。
使用NPN晶體管的公共基礎(chǔ)放大器
公共基礎(chǔ)放大器
然后,我們可以從基本的公共基本配置中看到,輸入變量與發(fā)射器電流I和基本發(fā)射極電壓v Be相關(guān),而輸出變量與收集器電流i C和collector base電壓相關(guān),V CB。
由于發(fā)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(chuàng)建相應(yīng)的更改。對于常見的基礎(chǔ)放大器配置,當(dāng)前增益,i在我/ i本身時由公式i c /e e確定。 CB配置的當(dāng)前增益稱為alpha,( α )。
在BJT放大器中,由于I e = i b + i c ,發(fā)射器電流總是大于收集器電流,因此放大器的電流增益(α)必須小于一個(unity),因?yàn)閕 C始終小于I e根據(jù)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(guān)系顯示出α, α和β,β的表達(dá)。
Alpha和Beta關(guān)系
放大器電流增益
公共基礎(chǔ)放大器電流增益
因此,如果標(biāo)準(zhǔn)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
由于公共基礎(chǔ)放大器無法用作當(dāng)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(fā)射極電壓v e。換句話說,v out = v c和v in = v e。
由于在收集器電阻R C上開發(fā)了輸出電壓V輸出,因此輸出電壓必須是iC的函數(shù),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(yīng)的更改。
然后,我們可以說,對于公共基本放大器配置,該配置:
電壓增益
當(dāng)我是alpha時,我們可以將放大器電壓增益顯示為:
公共基礎(chǔ)放大器增益
因此,電壓增益或多或少等于收集器耐藥性與發(fā)射極電阻的比率。但是,在底座和發(fā)射極端子之間的雙極連接晶體管內(nèi)有一個單個PN二極管連接,從而產(chǎn)生了所謂的動態(tài)發(fā)射器電阻R'e。
動態(tài)發(fā)射極性
對于AC輸入信號,發(fā)射器二極管結(jié)的有效小信號電阻給出:R'e = 25mV/ e,其中25mV是PN結(jié)點(diǎn)的熱電壓,并且I E是發(fā)射器電流。因此,隨著電流流過發(fā)射極的增加,發(fā)射極的電阻將減少成比例的量。
一些輸入電流流過這種內(nèi)部基極發(fā)射線的電阻,以及通過外部連接的發(fā)射極電阻器R e。為了進(jìn)行小信號分析,這兩個電阻彼此并聯(lián)。
由于R'e的值很小,并且R e通常要大得多,通常在kilohms(kΩ)范圍內(nèi),因此,放大器電壓增益的幅度在不同水平的發(fā)射器電流中動態(tài)變化。
因此,如果r e r'e r'e,那么公共基礎(chǔ)放大器的真實(shí)電壓增益將為:
公共基壓增益
由于當(dāng)前增益大約等于I e e e,因此電壓增益方程簡化為:
公共基礎(chǔ)放大器電壓增益
因此,例如,如果電流的1mA流過發(fā)射極基的交界處,則其動態(tài)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(diǎn)的電流越多,較低的電流變?yōu)槠鋭討B(tài)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(jù)r c的值,實(shí)用的公共基本放大器電路不太可能使用大于20kΩ的載荷電阻器,電壓增益范圍為典型的載荷值。請注意,放大器功率增益與其電壓增益大致相同。
由于公共堿基放大器的電壓增益取決于這兩個電阻值的比率,因此得出的是,發(fā)射極和收集器之間沒有相位反轉(zhuǎn)。因此,輸入和輸出波形彼此相互“相位”,這表明公共基本放大器是非反轉(zhuǎn)放大器配置。
放大器抗性增益
公共基本放大器電路的有趣特征之一是其輸入和輸出阻抗的比率,從而產(chǎn)生了所謂的放大器抗性增益,這是使擴(kuò)增成為可能的基本屬性。我們上面已經(jīng)看到,輸入連接到發(fā)射極,并從收集器中取出的輸出。
在輸入和地面端子之間有兩個可能的平行電阻路徑。一個通過發(fā)射極的抗性,將r e和另一個通過r'e和基本終端到地面。因此,我們可以說以: z in = r e || r'e來研究發(fā)射極。
但是,隨著動態(tài)發(fā)射極的電阻,與r e相比, r'e非常小(r'e?r e),內(nèi)部動態(tài)發(fā)射極抗性占主導(dǎo)地位的方程,導(dǎo)致低輸入阻抗大約等于r'e
因此,對于常見的基礎(chǔ)配置,輸入阻抗非常低,并且取決于源阻抗的值,R連接到發(fā)射極終端,輸入阻抗值的范圍在10Ω至200Ω之間。公共基礎(chǔ)放大器電路的低輸入阻抗是其作為單級放大器的有限應(yīng)用的主要原因之一。
但是,CB放大器的輸出阻抗可能很高,具體取決于用于控制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,則它與收集器電阻并聯(lián)有效連接,然后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(dǎo)并行方程,從而導(dǎo)致中等輸出阻抗Z輸出,大約等于R C。然后,對于常見的基礎(chǔ)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(yùn)行。因此,公共基本晶體管配置也稱為A:當(dāng)前的緩沖區(qū)或當(dāng)前的追隨者配置,而公共收費(fèi)器(CC)配置的對立面稱為電壓跟隨器。
公共基礎(chǔ)放大器摘要
我們在此教程中看到了有關(guān)公共基礎(chǔ)放大器的教程,它的當(dāng)前增益(alpha)約為一個(統(tǒng)一),但電壓增益也可能很高,而典型值范圍從100到2000范圍以上。收集器負(fù)載電阻r L的值。
我們還看到,放大器電路的輸入阻抗非常低,但是輸出阻抗可能很高。我們還說,公共基礎(chǔ)放大器不會反轉(zhuǎn)輸入信號,因?yàn)樗且环N非反轉(zhuǎn)放大器配置。
由于其輸入輸出阻抗特性,公共基礎(chǔ)放大器的排列在音頻和射頻應(yīng)用中非常有用,作為電流緩沖區(qū),以使低阻抗源與高阻抗載荷匹配或作為單個階段放大器,或作為單個階段放大器作為一個的一部分cascoded或多階段配置,其中一個放大器階段用于驅(qū)動另一個放大器階段。
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