2.5 射极输出器

射极输出器也是一种常用的基本单元放大电路,电路如图2-22(a)所示,信号从基极和集电极之间输入,从发射极和集电极之间输出,由于输出信号uo取自发射极,故称为射极输出器。对应的交流通路如图2-22(b)所示。由交流通路可见,交流信号由基极输入,发射极输出,电路的交流信号公共端是集电极,所以又称共集电极放大电路

图2-22 射极输出器

2.5.1 共集电极放大电路的静态分析

典型共集电极放大电路直流通路如图2-23所示。运用KVL,由电路直接可得

UCC≈IBQRb+UBEQ+(1+β)IBQRe

解得

ICQ≈βIBQ

UCEQ=UCC-IEQRe

图2-23 共集电极放大电路直流通路

2.5.2 共集电极放大电路的动态分析

当加入输入信号ui,首先引起电流ib变化,由于ic=βib,当ic流过射极电阻Re时,引起射极电位ue的变化,通过耦合电容器C2,在负载电阻RL上便得到输出电压uo,由于输出电压uo取自发射极,而输入电压ui到基极,输出电压实际上是输入电压的一部分(ui=ube+uo≈uo),因而该电路的电压放大倍数小于1,近似等于1。

图2-24为共集电极放大电路的微变等效电路。等效负载

1.电压放大倍数

由图2-24中可得

图2-24 共集电极放大电路的微变等效电路

一般情况下,,所以但略小于1。由于,当基极电压上升时,射极电压也上升;当基极电压下降时,射极电压也下降,即输出电压与输入电压的相位是相同的。

射极电流是基极电流的(1+β)倍,故共集放大器的电流放大倍数很大。

2.输入电阻Ri

由图2-24可得出

可以看出,射极输出器的输入电阻比较大,一般比共发射极放大电路的输入电阻大几十至几百倍。

3.输出电阻Ro

按输出电阻的计算方法,,这里省略烦琐的推导过程,直接给出Ro的表达式:

式中, ,这里Rs是信号源内阻,通常rbe为1kΩ、 为几十欧,而(1+β)为100左右,所以射极输出器的输出电阻较小,一般为几十欧。

与共射极放大电路相比,射极输出器的输出电阻较小,只有几十至几百欧,而输入电阻较大,一般为几十至几百千欧。

【例2-4】在图2-22所示的射极输出器中,已知晶体管的β=50,UBEQ=0.7V,UCC=12V,信号源内阻Rs=10kΩ,负载RL=7.5kΩ,Rb=180kΩ,Re=7.5kΩ。试求:

(1)电路的静态工作点;

(2)放大电路的电压放大倍数、输入电阻Ri和输出电阻Ro

解:(1)静态工作点

由图2-23可列出:

UCC≈IBQRb+UBEQ+(1+β)IBQRe

ICQ≈βIBQ=50×0.02mA=1mA

UCEQ=UCC-IEQRe=(12-1×7.5)V=4.5V

(2)电压放大倍数

由图2-24导出公式可得

式中,

式中,

通过例题可以看出,射极输出器的电压放大倍数小于1,但接近于1。

综上所述,射极输出器具有下列特点:电压放大倍数小于1但非常接近于1,输入电阻大,输出电阻小。虽然没有电压放大作用,但仍有电流和功率放大作用。利用这些特点,在电子电路中应用十分广泛,现分别说明如下:

(1)作多级放大电路的输入级。采用输入电阻大的射极输出器作为放大电路的输入级,可使输入到放大电路的信号电压基本上等于信号源电压。例如,在许多测量电压的电子仪器中,就是采用射极输出器作为输入级,可使输入到仪器的电压基本上等于被测电压。

(2)作多级放大电路的输出级。采用输出电阻小的射极输出器作为放大电路的输出级,可获得稳定的输出电压,因此对于负载电阻较小和负载变动较大的场合很适宜。

(3)作多级放大电路的缓冲级。将射极输出器接在两级放大电路之间,利用其输入电阻大、输出电阻小的特点,可作阻抗变换用,在两级放大电路中间起缓冲作用。