射極跟隨器型開關電路的設計

射極跟隨器的典型電路：

射極跟隨器又叫射極輸出器，是一種典型的負反饋放大器。從電晶體的連接方法而言，它實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，從發射極輸出。電晶體發射極接的電阻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，則usr≈usc。顯然，這就意味著射極限隨器的電壓放大倍數近似等於1，即：輸入電壓幅度與輸出電壓幅度近似相等。當Usr增加時，ib、ie都增加，發射極電壓ue（usc）也就增加。反之，Usr減小時Usc也減小。這說明輸出電壓與輸入電壓同相，正是因為不僅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，這點跟射隨是相反的。在電視電路中，中放解出TV的視頻圖像後用射極電路來輸出，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到1.2V左右，需通過調節RB和RE的比例調節輸出交流波形的幅度。

射極跟隨器型開關電路的設計

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電路相同的作用。

圖８．１７示出將射極跟隨器演變為開關電路的過程。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。由於沒有必要給基極加偏置電壓（因為輸入信號為０Ｖ時電晶體處於截止狀態），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電晶體處於截止狀態，所以保留使基極處於ＧＮＤ電位的電阻R2。這樣就把射極跟隨器變成了開關電路。

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

照片８．９是給這個電路輸入１ｋＨｚ、４ＶP-P的正弦波時的輸入輸出波形。當輸入信號的振幅在＋０．６Ｖ以下時電晶體處於截止狀態，所以只有ｉ的正半周波形作為輸出波形出現。而且的振幅值總比低０．６Ｖ（電晶體的VBE）。

照片８．１０是給圖８．１８的電路輸入１ＭＨｚ、０Ｖ／＋５Ｖ方波時的輸入輸出波形。因為輸出波形就是電晶體的發射極電位，所以它追隨輸入信號，輸 出的是０Ｖ／＋４．４Ｖ的方波。也就是說由於這個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開關速度

８．３節曾經講到如果發射極接地型開關電路中不採用加速電容等技術，就不能夠提高開關速度。但是，這裡的射極跟隨器型開關電路繼承了射極跟隨器頻率 特性好的優點。如照片８．１０所示，即使１ＭＨｚ的頻率也能夠很容易地實現開關。儘管圖８．５和圖８．１８中使用的電晶體是相同的。射極跟隨器型開關電路 的重要特點就是能夠實現高速開關。與發射極接地型開關電路相比，由於不需要限制基極電流的電阻（因為基極電流必須是負載電流的１／hFE），所以它的另一個優點就是元件少。

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

與發射極接地型開關電路的開路集電極相對應，把這種電路叫做開路發射極電路。它應用於高速開關外部負載的場合。

８．４．３設計開關電路的指標

圖８．１８的電路的設計指標如下。這是應用０Ｖ／＋５Ｖ的４０００Ｂ系列ＣＭＯＳ邏輯電路的信號對５ｍＡ的負載電流進行接通／斷開的電路。

８．４．４電晶體的選擇

負載電流（發射極電流）的指標是５ｍＡ，所以電晶體的集電極電流（＝發射極電流）的最大額定值必須大於５ｍＡ。因為必須由４０００Ｂ系列ＣＭＯＳＩＣ提供基極電流，所以為了將基極電流抑制在０．１ｍＡ（一般不怎麼能夠從４０００Ｂ系列ＣＭＯＳＩＣ中取出電流

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

另外，電晶體處於截止狀態時電源電壓（在這裡是＋５Ｖ）是加在集電極發射極間和集電極基極間，所以所選擇電晶體的集電極發射極間和集電極基極間的最大額定值VCEO、VCBO必須大於電源電壓。

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

ＰＮＰ電晶體也無妨，不過這時的電路變成圖８．２０所示的那樣。

開路發射極的設計也完全相同，由加在外部負載上的電壓以及從輸出端（發射極）流出或者吸入的最大負載電流為根據選擇電晶體。

射極跟隨器型開關電路的負載電流原封不動地就是發射極電流，所以必須給輸入端提供它的１／hFE的基極電流。但是當負載電流大時，有可能無法提供驅動輸入端電路所必要的基極電流。

在這種情況下，仍然和發射極接地時的辦法一樣，或者採用超電晶體，或者如圖８．２１所示將電晶體達林頓連接使用。但是，達林頓連接時需要注意發射極電位要比基極電位低１．２～１．４Ｖ（兩個VBE）。

射極跟隨器型開關電路中當電晶體處於導通狀態時，發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，電晶體的集電極發射極間電壓VCE還是０．６～０．７Ｖ（達林頓連接時是１．２～１．４Ｖ）。這個VCE與集電極電流＝

發射極電流 ）之積就是電晶體的熱損耗，所以當負載電流大時應該注意電晶體的發熱問題。

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