射極跟隨器型開關(guān)電路的設(shè)計(jì)

射極跟隨器的典型電路：

射極跟隨器又叫射極輸出器，是一種典型的負(fù)反饋放大器。從晶體管的連接方法而言，它實(shí)際上是共集電極放大器。圖中Rb是偏置電阻，C1、Cl是耦合電容。信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出。晶體管發(fā)射極接的電阻Re，在電路中具有重要作用，它好象一面鏡子，反映了輸出、輸入的跟隨特性。

輸入電壓usr=ube+usc。通常Usc》Ube，忽略Ube不計(jì)，則usr≈usc。顯然，這就意味著射極限隨器的電壓放大倍數(shù)近似等于1，即：輸入電壓幅度與輸出電壓幅度近似相等。當(dāng)Usr增加時(shí)，ib、ie都增加，發(fā)射極電壓ue（usc）也就增加。反之，Usr減小時(shí)Usc也減小。這說明輸出電壓與輸入電壓同相，正是因?yàn)椴粌H輸出電壓與輸入電壓大小相等，而且相位也相同。輸出電壓緊緊跟隨輸人電壓而變化，我們把這種具有跟隨特性的電路稱為“射極限隨器”。

射極跟隨器以很小的輸人電流卻可以得到很大的輸出電流（ie=（1+β）ib）。因此具有電流放大及功率放大作用。需要區(qū)別的是普通的多級共射級放大電路，是不放大電流放大電壓，這點(diǎn)跟射隨是相反的。在電視電路中，中放解出TV的視頻圖像后用射極電路來輸出，保證輸出圖像的變化隨輸入而改變，需主意的是一般幅度要達(dá)到1.2V左右，需通過調(diào)節(jié)RB和RE的比例調(diào)節(jié)輸出交流波形的幅度。

射極跟隨器型開關(guān)電路的設(shè)計(jì)

８．４． １給射極跟隨器輸入大振幅

射極跟隨器是電壓放大倍數(shù)為１的放大電路。這種電路具有直流增益，利用輸入大振幅的方波可以起到與開關(guān)電路相同的作用。

圖８．１７示出將射極跟隨器演變?yōu)殚_關(guān)電路的過程。首先，為了獲得直流增益從圖８．１７（ａ）一般的射極跟隨器中去掉輸入輸出耦合電容C1和C2，變成圖８．１７（ｂ）所示的電路。由于沒有必要給基極加偏置電壓（因?yàn)檩斎胄盘枮椋埃謺r(shí)晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)），所以如圖８．１７（ｃ）所示再去掉１。但是，為了確保沒有輸入信號時(shí)晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以保留使基極處于ＧＮＤ電位的電阻R2。這樣就把射極跟隨器變成了開關(guān)電路。

圖８．１８的電路是給圖８．１７（ｃ）的電路賦予具體電路常數(shù)值的射極跟隨器型開關(guān)電路。

照片８．９是給這個(gè)電路輸入１ｋＨｚ、４ＶP-P的正弦波時(shí)的輸入輸出波形。當(dāng)輸入信號的振幅在＋０．６Ｖ以下時(shí)晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以只有ｉ的正半周波形作為輸出波形出現(xiàn)。而且的振幅值總比低０．６Ｖ（晶體管的VBE）。

照片８．１０是給圖８．１８的電路輸入１ＭＨｚ、０Ｖ／＋５Ｖ方波時(shí)的輸入輸出波形。因?yàn)檩敵霾ㄐ尉褪蔷w管的發(fā)射極電位，所以它追隨輸入信號，輸 出的是０Ｖ／＋４．４Ｖ的方波。也就是說由于這個(gè)電路是射極跟隨器的變形，所以輸入輸出信號的相位也與放大電路的情況相同，都是同相的。

８．４．２開關(guān)速度

８．３節(jié)曾經(jīng)講到如果發(fā)射極接地型開關(guān)電路中不采用加速電容等技術(shù)，就不能夠提高開關(guān)速度。但是，這里的射極跟隨器型開關(guān)電路繼承了射極跟隨器頻率 特性好的優(yōu)點(diǎn)。如照片８．１０所示，即使１ＭＨｚ的頻率也能夠很容易地實(shí)現(xiàn)開關(guān)。盡管圖８．５和圖８．１８中使用的晶體管是相同的。射極跟隨器型開關(guān)電路 的重要特點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)高速開關(guān)。與發(fā)射極接地型開關(guān)電路相比，由于不需要限制基極電流的電阻（因?yàn)榛鶚O電流必須是負(fù)載電流的１／hFE），所以它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是元件少。

圖８．１８的電路是在發(fā)射極連接負(fù)載電阻RＬ。不過也有不連接負(fù)載電阻的電路，如圖８．１９那樣發(fā)射極原封不動(dòng)地成了輸出端。

與發(fā)射極接地型開關(guān)電路的開路集電極相對應(yīng)，把這種電路叫做開路發(fā)射極電路。它應(yīng)用于高速開關(guān)外部負(fù)載的場合。

８．４．３設(shè)計(jì)開關(guān)電路的指標(biāo)

圖８．１８的電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)如下。這是應(yīng)用０Ｖ／＋５Ｖ的４０００Ｂ系列ＣＭＯＳ邏輯電路的信號對５ｍＡ的負(fù)載電流進(jìn)行接通／斷開的電路。

８．４．４晶體管的選擇

負(fù)載電流（發(fā)射極電流）的指標(biāo)是５ｍＡ，所以晶體管的集電極電流（＝發(fā)射極電流）的最大額定值必須大于５ｍＡ。因?yàn)楸仨氂桑矗埃埃埃孪盗校茫停希樱桑锰峁┗鶚O電流，所以為了將基極電流抑制在０．１ｍＡ（一般不怎么能夠從４０００Ｂ系列ＣＭＯＳＩＣ中取出電流

），而負(fù)載電流是５ｍＡ， 所以hFE必須在５０（＝５ｍＡ／０．１ｍＡ）以上。

另外，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)電源電壓（在這里是＋５Ｖ）是加在集電極發(fā)射極間和集電極基極間，所以所選擇晶體管的集電極發(fā)射極間和集電極基極間的最大額定值VCEO、VCBO必須大于電源電壓。

按照IC＞５ｍＡ，hFE＞５０，VCEO＞５Ｖ，VCBO＞５Ｖ的條件，與發(fā)射極接地時(shí)情況相同選擇２ＳＣ２４５８（東芝）。當(dāng)然使用

ＰＮＰ晶體管也無妨，不過這時(shí)的電路變成圖８．２０所示的那樣。

開路發(fā)射極的設(shè)計(jì)也完全相同，由加在外部負(fù)載上的電壓以及從輸出端（發(fā)射極）流出或者吸入的最大負(fù)載電流為根據(jù)選擇晶體管。

射極跟隨器型開關(guān)電路的負(fù)載電流原封不動(dòng)地就是發(fā)射極電流，所以必須給輸入端提供它的１／hFE的基極電流。但是當(dāng)負(fù)載電流大時(shí)，有可能無法提供驅(qū)動(dòng)輸入端電路所必要的基極電流。

在這種情況下，仍然和發(fā)射極接地時(shí)的辦法一樣，或者采用超晶體管，或者如圖８．２１所示將晶體管達(dá)林頓連接使用。但是，達(dá)林頓連接時(shí)需要注意發(fā)射極電位要比基極電位低１．２～１．４Ｖ（兩個(gè)VBE）。

射極跟隨器型開關(guān)電路中當(dāng)晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，發(fā)射極電位比基極電位低０．６～０．７Ｖ。因此，即使基極電位與集電極電位（即電源電壓）相等，晶體管的集電極發(fā)射極間電壓VCE還是０．６～０．７Ｖ（達(dá)林頓連接時(shí)是１．２～１．４Ｖ）。這個(gè)VCE與集電極電流＝

發(fā)射極電流 ）之積就是晶體管的熱損耗，所以當(dāng)負(fù)載電流大時(shí)應(yīng)該注意晶體管的發(fā)熱問題。