相分離器的配置計(jì)算案例及電路摘要

分相器電路產(chǎn)生兩個(gè)輸出信號(hào)，這些信號(hào)的幅度相等但相位與單個(gè)輸入信號(hào)的相位相反

相位分離器是另一個(gè)雙極結(jié)型晶體管的類型，（BJT）配置，其中單個(gè)正弦輸入信號(hào)被分成兩個(gè)獨(dú)立的輸出，相位相差180電角度。

晶體管分相器的輸入信號(hào)是應(yīng)用于基極端子，其中一個(gè)輸出信號(hào)取自集電極端，另一個(gè)輸出信號(hào)取自發(fā)射極端。因此，晶體管分相器是一個(gè)雙輸出放大器，從其集電極和發(fā)射極端子產(chǎn)生互補(bǔ)輸出，這些輸出與180° o 異相。

單晶體管分相器電路并不是什么新鮮事，因?yàn)槲覀円呀?jīng)在之前的教程中看到了它的基本構(gòu)建模塊。相位分離器，反相器電路將共發(fā)射極放大器的特性與公共集電極放大器的特性相結(jié)合。與CE放大器和CC放大器電路一樣，分相器電路正向偏置，作為線性A類放大器工作，以減少輸出信號(hào)失真。

但首先讓我們刷新我們對(duì)共發(fā)射極的了解（ CE）放大器電路和公共集電極（CC）放大器電路配置。

公共發(fā)射極放大器

具有分壓器偏置的共發(fā)射極電路是最常用的線性放大器配置，因?yàn)樗子谄煤屠斫狻?/p>

輸入信號(hào)施加到基極端，輸出信號(hào)為如圖所示，從負(fù)載電阻，R L 連接到集電極和正電源軌之間，V CC 。因此，發(fā)射極對(duì)輸入和輸出電路都是通用的。

同時(shí)提供由以下比率確定的電壓放大：R L / R E ，共發(fā)射極（CE）配置的主要特征是它是一個(gè)反相放大器，在輸入和輸出信號(hào)之間產(chǎn)生180° o 的相位反轉(zhuǎn)。

To作為A類放大器工作，電路被偏置，使得饋入基極的靜態(tài)電流I B 將集電極端電壓定位在電源電壓值的大約一半。選擇電阻R 1 和R 2 的比率，使晶體管正確偏置，提供最大的無(wú)失真輸出信號(hào)。

共集電極放大器

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公共集電極放大器使用公共集電極配置中的單個(gè)晶體管，集電極對(duì)輸入和輸出電路。輸入信號(hào)施加到晶體管基極端，輸出取自發(fā)射極端，如圖所示。

當(dāng)輸出信號(hào)來(lái)自發(fā)射極電阻，R E 不使用集電極電阻，因此集電極端子直接連接到電源軌V CC 。這種類型的放大器配置也稱為電壓跟隨器或更常見的射極跟隨器，因?yàn)檩敵鲂盘?hào)跟隨輸入信號(hào)。

Common Collector（CC）的主要特性）配置是它是一個(gè)非反相放大器，因?yàn)檩斎胄盘?hào)直接通過基極 - 發(fā)射極結(jié)到達(dá)輸出。因此輸出與輸入“同相”。因此，它的電壓增益略小于1（單位）。

與先前的共發(fā)射極配置一樣，共集電極放大器的晶體管使用分壓網(wǎng)絡(luò)偏置為電源的一半電壓為其直流工作條件提供良好的穩(wěn)定性。

相位分離器配置

如果我們將共發(fā)射極放大器的配置與公共集電極放大器的配置相結(jié)合，并從中獲取輸出同時(shí)，我們可以創(chuàng)建一個(gè)晶體管電路，產(chǎn)生兩個(gè)輸出信號(hào)，這兩個(gè)輸出信號(hào)的幅度相等但相對(duì)于彼此反轉(zhuǎn)。

相位分離器使用單個(gè)晶體管產(chǎn)生反相和非反相輸出，如圖所示。

使用NPN晶體管的相位分離器

我們之前說(shuō)過，共發(fā)射極放大器的電壓增益是R L 與R E 的比值，即 -R L / R E （減號(hào)表示反相放大器）。如果我們要使這兩個(gè)電阻值相等（R L = R E ），那么共發(fā)射極級(jí)的電壓增益將等于-1或1 。

作為公共集電極，射極跟隨放大器電路自然具有接近單位（+1）的非反相電壓增益，兩個(gè)輸出信號(hào)，一個(gè)來(lái)自集電極，一個(gè)來(lái)自發(fā)射極，將是幅度相等但180° o 異相。這使得單位增益晶體管分相器電路非常有用，可以為另一個(gè)放大器級(jí)提供互補(bǔ)或反相輸入，例如B類推挽功率放大器。

為了正常工作，分壓器必須選擇連接在供電軌和地之間的網(wǎng)絡(luò)，以便產(chǎn)生正確的DC條件穩(wěn)定，以便從集電極和發(fā)射極端子輸出電壓擺動(dòng)，從而產(chǎn)生對(duì)稱輸出。

相分離器實(shí)例No1

需要單晶體管分相器電路來(lái)驅(qū)動(dòng)推挽功率放大器級(jí)。如果電源電壓為9伏，設(shè)計(jì)合適的電路，使用的NPN 2N3904晶體管的Beta值為100，靜態(tài)集電極電流為1mA，輸入信號(hào)的幅度為1V峰值。

To防止發(fā)射極端輸出信號(hào)的失真，直流發(fā)射極端的偏置電壓必須大于輸入信號(hào)的最大值，在這種情況下為1伏峰值。如果我們將DC靜態(tài)發(fā)射極端電壓設(shè)置為輸入值的兩倍以確保無(wú)失真輸出擺幅，則V E 將等于2伏。

As V E 設(shè)置為2伏，流過它的發(fā)射極電流（也是集電極靜態(tài)電流）為1mA，發(fā)射極電阻值R E 計(jì)算如下： / p>

對(duì)于分相器電路的共發(fā)射極側(cè)的電壓增益等于-1（單位），集電極負(fù)載電阻R L 必須等于R E 。即R L = R E =2kΩ。因此，在集電極負(fù)載電阻上下降的電壓計(jì)算如下：

應(yīng)用基爾霍夫電壓定律，V CC -V <子> C -V <子> CE -V <子>電子 = 0。因此9-2-5-2 = 0。我們期望看到這一點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)R L = R E 并且流過兩個(gè)電阻器的電流大致相同時(shí)，所以每個(gè)電阻器上的I * R電壓降因此在2.0伏特時(shí)會(huì)是相同的。

這意味著非反相輸出（發(fā)射極端子）的直流偏置電壓為2.0伏（0 + 2），而直流偏置電壓為反相輸出（集電極端子）為7.0伏（9-2）。換句話說(shuō)，兩個(gè)輸出的直流靜態(tài)輸出電壓處于不同的值。

晶體管的直流電流增益，Beta為100.對(duì)于共發(fā)射極放大器，Beta是比率為集電極電流到基極電流，即; β= I C / I B ，所需的基極偏置電流值計(jì)算如下：

然后，對(duì)于DC電流增益為100，靜態(tài)基極電流I B（Q）為10uA 。通常的做法是，流過分壓器網(wǎng)絡(luò)的基極 - 地電阻器的靜態(tài)電流值比基極電流大十倍（x10）。因此，流過R 2 的電流將為10 * I B = 10 * 10uA = 100uA。

基極電壓，V B 等于發(fā)射極電壓V E 加上基極 - 發(fā)射極pn結(jié)的0.7伏正向壓降，即：2.0 + 0.7 = 2.7伏。因此，R 2 的值計(jì)算如下：

由于流過R 2 的100uA和流入晶體管基極端子的10uA，因此必須遵循110uA（100uA + 10uA）流過晶體管基極端子。頂部電阻，分壓器網(wǎng)絡(luò)的R 1 。如果電源電壓為9伏，晶體管基極電壓為2.7伏。電阻器R 1 的值計(jì)算如下：

因此分壓器用于分離器電路的直流偏置的網(wǎng)絡(luò)由R 1 =57.3kΩ和R 2 =27kΩ組成。

將上述計(jì)算值放在一起給我們單晶體管分相器電路：

晶體管相位分離器電路

單晶體管分相器電路產(chǎn)生輸入信號(hào)的兩個(gè)輸出版本，一個(gè)與輸入信號(hào)相位相同的非反相版本，以及一個(gè)180 o 相位反轉(zhuǎn)版本兩個(gè)輸出具有相同幅度的輸入信號(hào)，這使得分相器電路非常適合用于驅(qū)動(dòng)推挽或圖騰柱配置輸出以進(jìn)行放大或DC考慮下面的電路。

圖騰柱輸出級(jí)

由于補(bǔ)充輸出取自集電極和晶體管的發(fā)射極，當(dāng)上晶體管 Q2 正向偏置并在負(fù)半周期導(dǎo)通時(shí)（由于反相），下晶體管 Q3 為OFF，所以波形的負(fù)半部分傳遞到負(fù)載電阻， R L 。

在輸入波形的正半周期，較低的晶體管 Q3 正向偏置并導(dǎo)通，而上部晶體管 Q2 為OFF，因此波形的正半部分傳遞給負(fù)載電阻， R L 。

因此在任何時(shí)候只有一個(gè)輸出晶體管， Q2 或 Q3 正向偏置并傳導(dǎo)輸入波形的一半。當(dāng)兩個(gè)輸出晶體管從一個(gè)變?yōu)榱硪粋€(gè)時(shí)，輸入信號(hào)的兩半組合在一起產(chǎn)生一個(gè)反向輸出波形，跨越 R L ，其中心的直流偏置電壓為 V C 與 V E 之間的差異。電阻 R 5 用于限制電流。

晶體管相位分離器摘要

我們?cè)诒窘坛讨幸呀?jīng)看到通過將公共發(fā)射極電路與公共集電極電路相結(jié)合，我們可以創(chuàng)建另一種類型的單晶體管電路，它實(shí)際上不是CE放大器，也不是CC放大器，而是產(chǎn)生兩個(gè)相同幅度但相位相反的電壓的分相器電路。 。

有時(shí)需要有兩個(gè)信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)的幅度相等但彼此相位相差180°，并且有不同的方法來(lái)創(chuàng)建雙輸出分相器電路，包括使用差分放大器和運(yùn)算放大器。但單晶體管分相器電路配置最容易構(gòu)建和理解。

單晶體管分相器電路偏置為A類放大器，具有兩個(gè)互補(bǔ)（反相和非反相）輸出分別取自晶體管的集電極和發(fā)射極端子。為了正確操作，必須將每個(gè)輸出的增益設(shè)置為1，單位增益。

單晶體管分相器電路可用于驅(qū)動(dòng)B類推挽放大器，中心 - 用于逆變器的抽頭變壓器或用于電機(jī)控制的圖騰柱輸出，當(dāng)一個(gè)晶體管導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)晶體管關(guān)閉。