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电路设计->基础电路图->运算放大电路图->单级射级跟随器电路参数设计 

单级射级跟随器电路参数设计 

作者:fanxiaoxi时间:2022-12-27

射极跟随器指的是:信号从基极输入,从发射极输出的放大器。其特点为输入阻抗高,输出阻抗低,因而从信号源索取的电流小而且带负载能力强,所以常用于多级放大电路的输入级和输出级;也可用它连接两电路,减少电路间直接相连所带来的影响,起缓冲作用。

单级射级跟随器电路参数设计 

射级跟随器的优点是输入阻抗高,输出阻抗很低(几乎为0),起到缓冲变换作用。如图1所示。 

下图是一个基本的射级跟随器电路。

虽然单级射随器电路的输出阻抗几乎为0,接任意负载都没有不会改变输出信号幅度,但是负载的变化对射级跟随器最大不失真输出电压幅度有影响。负载加重(就是负载变小的情况)和输入信号最大幅度变大两种情况下会产生输出截止失真。 

截止失真原因:三级管工作在放大状态,说明至少导通,条件就是保证总电流Ie》0。当输入信号变成负的时候,可以知道交流电压在E级上产生了一个负电流(从R2和R4一起流向E级,对交流信号来说,C1是短路的),ie=-VSIN/(RE//RL),负电流最大将会达到下面公式所示的值:(0.5*Vp-p)/ (RE//RL),所以为了发射极总电流不为零,Ie=(IE+ ie )》=0。 根据这个分析条件来:

一、预测一个此类电路最大不失真输出电压为多少。 

二、根据输入信号最大幅度和负载的的大小来选择合适的静态点。 

饱和失真原因:0.5Vpp+VE(发射极的直流偏置电压)+VCE(当IC过大时,VCE会变得很小,但是有个极限)《=VCC,当VPP过大时会产生饱和失真,可以知道产生饱和失真所需要的电压要比截止失真的电压大的多,所以往往只会观察到先发生截止失真。所以也决定了截止失真是要解决的主要问题。 

参数设计步骤如下: 

假定输入峰峰值幅度最大为4.66V,负载为1K。  

1、先将发射极输出的静态工作点设置在4.5V左右(经验),此目的是为了提高信号输出的动态范围。则(4.5/RE)》=( (0.5*4.66)/(RE//1K)。 所以 在VE=4.5V情况下,RE《=931欧。(当每个VE值都会对应一个RE的上限,从公式里可以清楚的看出来)

2、已知RE=931欧,则IC=4.83mA,就是说在此偏置下,发射极电流至少要大于等于4.83mA,才能满足设计。 

3、既然知道发射极电压,那么基极电压就是4.5+0.6=5.1V,可以选择合适的偏置电阻来进行偏置了。所以取基极偏置电流为0.5mA,那么5.1/0.5=10.2K,(8.97-5.1)/0.5=7.3K 

4、由此参数仿真,可得各个直流工作点,发现几乎与理论计算的一致。

再看此时仿真的截止失真电压:

计算验证4.796*(0.931//1)=2.31V,非常准确。 

结果非常好。至此,设计完成。

仿真归仿真,元件却没有这么凑巧的值。 

1、由于手头没有931欧的电阻,只有0.99K的,所以选择提高点偏置电压,来进行参数设计。 

2、此时知道IC》=2.33/(0.99//1)=4.68mA,所以不妨设这个为偏置电流,此时4.68*0.99=4.63V,即此时的VE偏置电压必须大于4.63V这个值。不妨设置偏置电压为4.63V则基极电压应该为4.63+0.6=5.23V, 

3、直流偏置电流同样取零点几毫安的样字,由于手头本就一个7.5K的电阻,则先试着计算,5.23/7.5=0.697mA,那么另外一个偏置电阻便是(8.97-5.23)/0.697=6.65K,没有这种阻值,我便选择5.1K的,那么仿真图如下:

仿真结果如下,非常好。

计算验证:4.653*(1//0.99)=2.31V。

为此,专门此参数用8050搭了一个电路,经测量,直流静态工作点几乎和仿真的完全一致(几十毫伏的偏差)。 

然后截止失真电压是-2.36V,如图所示: 

总结: 

若想再提高输出电压最大范围唯一办法就是减小RE,也就是提高VE的直流偏置电压往0.5VCC上提(或者说Ic)。


关键词: 电阻 电路 射随器

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