射極跟隨器和達林頓放大器

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射極跟隨器和達林頓放大器是反饋放大器最常見的例子。它們是最常用的，並且有許多應用。

射極跟隨器

射極跟隨器電路在反饋放大器中佔據著突出的地位。射極跟隨器是負電流反饋電路的一種情況。它主要用作訊號發生器電路中的最後一級放大器。

射極跟隨器的重要特徵如下：

• 它具有高輸入阻抗
• 它具有低輸出阻抗
• 它是阻抗匹配的理想電路

所有這些理想特性都為射極跟隨器電路提供了許多應用。這是一個電流放大器電路，沒有電壓增益。

結構

射極跟隨器電路的結構細節與普通放大器幾乎相同。主要區別在於負載RL不存在於集電極端，而存在於電路的射極端。因此，輸出是從射極端而不是集電極端獲取的。

偏置可以透過基極電阻法或分壓器法提供。下圖顯示了射極跟隨器的電路圖。

操作

施加在基極和射極之間的輸入訊號電壓在RE上產生輸出電壓Vo，RE位於射極部分。因此，

$$V_o = I_E R_E$$

整個輸出電流透過反饋施加到輸入。因此，

$$V_f = V_o$$

由於在RL上產生的輸出電壓與射極電流成正比，因此該射極跟隨器電路是電流反饋電路。因此，

$$\beta = \frac{V_f}{V_o} = 1$$

還注意到，電晶體的輸入訊號電壓（= Vi）等於Vs和Vo的差，即

$$V_i = V_s - V_o$$

因此反饋是負反饋。

特性

射極跟隨器的主要特性如下：

• 無電壓增益。實際上，電壓增益接近1。
• 相對較高的電流增益和功率增益。
• 高輸入阻抗和低輸出阻抗。
• 輸入和輸出交流電壓同相。

射極跟隨器的電壓增益

由於射極跟隨器電路是一個突出的電路，讓我們嘗試獲得射極跟隨器電路的電壓增益方程。我們的射極跟隨器電路如下所示：

如果繪製上述電路的交流等效電路，它將如下所示，因為射極旁路電容器不存在。

射極電路的交流電阻rE由下式給出

$$r_E = r’_E + R_E$$

其中

$$r’_E = \frac{25 mV}{I_E}$$

為了找到放大器的電壓增益，上圖可以用下圖代替。

請注意，輸入電壓施加在射極電路的交流電阻上，即（r'E + RE）。假設射極二極體是理想的，輸出電壓Vout將為

$$V_{out} = i_e R_E$$

輸入電壓Vin將為

$$V_{in} = i_e(r’_e + R_E)$$

因此，射極跟隨器的電壓增益為

$$A_V = \frac{V_{out}}{V_{in}} = \frac{i_e R_E}{i_e(r’_e + R_E)} = \frac{R_E}{(r’_e + R_E)}$$

或

$$A_V = \frac{R_E}{(r’_e + R_E)}$$

在大多數實際應用中，

$$R_E \gg r’_e$$

因此，AV ≈ 1。在實踐中，射極跟隨器的電壓增益在0.8到0.999之間。

達林頓放大器

剛剛討論的射極跟隨器電路無法滿足電路電流增益（Ai）和輸入阻抗（Zi）的要求。為了實現電路電流增益和輸入阻抗整體值的增加，兩個電晶體連線如下面的電路圖所示，這被稱為達林頓配置。

如上圖所示，第一個電晶體的射極連線到第二個電晶體的基極。兩個電晶體的集電極端連線在一起。

偏置分析

由於這種型別的連線，第一個電晶體的射極電流也將是第二個電晶體的基極電流。因此，對的電流增益等於各個電流增益的乘積，即

$$\beta = \beta _1 \beta _2$$

通常可以透過最少的元件來獲得高電流增益。

由於這裡使用了兩個電晶體，因此需要考慮兩個VBE壓降。否則，偏置分析與一個電晶體類似。

R2上的電壓，

$$V_2 = \frac{V_CC}{R_1 + R_2} \times R_2$$

RE上的電壓，

$$V_E = V_2 - 2 V_{BE}$$

透過RE的電流，

$$I_{E2} = \frac{V_2 - 2 V_{BE}}{R_E}$$

由於電晶體是直接耦合的，

$$I_{E1} = I_{B2}$$

現在

$$I_{B2} = \frac{I_{E2}}{\beta _2}$$

因此

$$I_{E1} = \frac{I_{E2}}{\beta _2}$$

這意味著

$$I_{E1} = I_{E1} \beta _2$$

我們有

$I_{E1} = \beta _1 I_{B1}$ 因為 $I_{E1} \cong I_{C1}$

因此，作為

$$I_{E2} = I_{E1} \beta _2$$

我們可以寫

$$I_{E2} = \beta _1 \beta _2 I_{B1}$$

因此，電流增益可以表示為

$$\beta = \frac{I_{E2}}{I_{B1}} = \frac{\beta _1 \beta _2 I_{B1}}{I_{B1}} = \beta _1 \beta_2$$

達林頓放大器的輸入阻抗為

$Z_{in} = \beta_1 \beta_2 R_E .....$忽略r'e

在實踐中，這兩個電晶體放置在一個電晶體外殼中，三個端子從外殼中取出，如下面的圖所示。

這個三端器件可以稱為達林頓電晶體。達林頓電晶體就像一個具有高電流增益和高輸入阻抗的單電晶體。

特性

以下是達林頓放大器的重要特性。

• 極高的輸入阻抗（MΩ）。
• 極高的電流增益（數千）。
• 極低的輸出阻抗（幾歐姆）。

由於達林頓放大器的特性基本上與射極跟隨器的特性相同，因此這兩個電路用於類似的應用。

到目前為止，我們已經討論了基於正反饋的放大器。電晶體電路中的負反饋有助於振盪器的執行。振盪器主題在振盪器教程中完全涵蓋。