电压跟随器电路的特点

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电压跟随电路的特点


  电压跟随器电路的特点
  电压跟随器是共集电极电路,信号从基极输入,射极输出,故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同,即输入电压与输出电压同相。这一电路的主要特点是:高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1,所以叫做电压跟随器。 那么电压跟随有什么作用呢?概括地讲,电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。共集电路的输入高阻抗,输出低阻抗的特性,使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用,能够使得后一级的放大电路更好的工作。举一个应用的典型例子:电吉他的信号输出属于高阻,接入录音设备或者音箱时,在音处理电路之前加入这个电压跟随器,会使得阻抗匹配,音更加完美。很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。 电压隔离器输出电压近似输入电压幅度,并对前级电路呈高阻状态,对后级电路呈低阻状态,因而对前后级电路起到隔离作用。 电压跟随器常用作中间级,以隔离微机消谐装置umg92前后级之间的影响,此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。            电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点,可以极端一点去理解,当输入阻抗很高时,就相当于对前级电路开路;当输出阻抗很低时,对后级电路就相当于一个恒压源,即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路,输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用,
即使前、后级电路之间互不影响
 
第七节射极跟随器
射极跟随器又叫射极输出器,是一种典型的负反馈放大器。从晶体管的连接方法而言,它实际上是共集电极放大器。
  一、射极跟随器的电压跟随特性
  射极限随器的典型电路见图4-56。图中Rb。是偏置电阻,C1C2化妆笔是耦合电容。信号从基极输入,从发射极输出。晶体管BG发射极接的电阻Re,在电路中具有重要作用,它好象一面镜子,反映了输出、输入的跟随特性。
   射极限随器实质上是一个电压串联负反馈放大器。反馈电压uf就是输出电压Usc即:
   因此,输入电压usr=ubeusc。通常UscUbe,忽略Ube不计,则usr≈usc。显然,这就意味着射极限随器的电压放大倍数近似等于1,即:也就是说输入电压幅度与输出电压幅度近似相等。
   再看输出电压与输入电压的相位关系。当Usr增加时,ibie都增加,发射极电压ue(usc)也就增加。反之,Usr减小时Usc也减小。这说明输出电压与输入电压同相,正是
因为不仅输出电压与输入电压大小相等,而且相位也相同。输出电压紧紧跟随输人电压而变化,我们把这种具有跟随特性的电路称为射极限随器
  如上所述,射极限随器的电压放大倍数接近于1,没有电压放大能力。但射极跟随器以很小的输人电流却可以得到很大的输出电流(ie=(1+β)ib)。因此具有电流放大及功率放大作用。
  二、射极跟随器的优点
  射极跟随器虽然没有电压放大能力,但由于电路深度负反馈的作用,具有工作稳定、频响宽、输入电阻大和输出电阻小等突出优点。
  射极限随器的输入电阻比一般共发射极电路的输入电阻大很多。根据理论分析,它的输入电阻pds虹吸排水系统rsr≈βRe。如果晶休管的β100Re=1千欧,则输入电阻入,rsr≈l00千欧。输入电阻大,消耗信号源的电流就小。在多级放大器中,射极限随器对信号源或前级只是很轻的负载。同时,射极限随器的输出电阻是很小的,根据理论分析,rsr≈rbe/β(式中的rbe.是晶休管的输入电阻)。一般射极限随器的输出电阻在几十到几百欧之内,比共发射极电路小得多。输出电阻小,带负栽的能力就强,可以带阻抗比较小的负载。
  利用射极限随器输入电阻大、输出电阻小的特点,还可以进行阻抗匹配。多级放大器中有
时在两级之间加入一级射极限随器,使它的高输入阻抗与前级的高输出阻抗匹配;低输出阻抗与后级的低输入阻抗相匹配,起到缓冲作用,减少了前后级之间的影响。
  由于射极跟随器的负反馈作用,输出电压随频串的变化也减小到最小程度,相对改善了放大器的频串响应。
  三、射极跟随器在声频放大器中的应用举例
  图4-57是一种扩音机的前置放大器输入级。
  扩音机的输入信号多半是录音磁头、电唱头和收音机检波级输出的微弱信号,要求扩音机输入级的输入电阻很高。输入级采用射极限随器就可以达到这个要求。电路中R1是基极偏置电阻。输出信号从BG1发射极取出,通过C2防暴叉W耦合到下一级继续放大。选择BG1时,β值大一些好,这样可以提高输人电阻。
   458是利用射极限随器进行阻抗匹配的例子。大家知道,对高保真声频放大器的一般要求是失真小、频响宠、增益高。在多级放大器中插入一级跟随器来进行阻抗匹配,可以提高放大器的性能。图458中的虚线框内,是由BG3R8等元件组成的射极限随器。它的高输入阻抗与BG2的高输出阻抗配合,它的低输出阻抗与BG4的低输入阻杭配合,提高了放大器的增益。同时,由于射极限随器所具有的深度负反馈,抢展宽了频带,减小了
失真。
  需要特别说明的是,在使用射极跟随器时应注意选择工作点,保证放大器的不失真输出。如果输人不失真的信号而输出失真的信号,就称不上什么形影相随了。射极限随器不失真输出的动态范围叫射极跟随器的跟随范围。减小发射极电阻可以加大跟随范围,但太小了又会使负反馈变弱,选择时要适当兼顾。
如何理解输出阻抗与带负载能力的关系
输出阻抗就是一个信号源的内阻
对于一个理想的电压源(包括电源),内阻应该为0,或理想电流源的阻抗应当为无穷大。
现实中的电压源,则不能做到这一点。我们常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r,就是(信号源/放大器输出/电源)的内阻了。当这个电压源给负载供电时,就会有电流I从这个负载上流过,并在这个电阻上产生I×r的电压降。这将导致电源输出电压的下降,从而限制了最大输出功率。                                                同样的,一个理想的电流源,输出阻抗应该是无穷大,但实际的电路是
不可能的。电流源实际上等效为理想的电流源并联一个电阻,这个电阻就是输出阻抗RR越大则越接近断路,对后面的电路的影响就越小,因为后面的电路的阻值并联这个无穷大还是它本身。
对于带载能力,可以理解为输出功率的大小。具体打个比方:带负载能力越强就是原来可以带动一个自行车,现在可以带动一辆汽车前进。负载可以是灯泡、扬声器、电机等
按照电阻分压原理,串联电路中的分压与阻值成正比,电阻值越大的分得的电压越多,所以电压放大电路的输出电阻越小,那么它在同样的电源消耗条件下对于相同阻抗的负载来说所分走并消耗在自身上的电压越低,而负载上的电压越高,所以相对于高输出电阻的放大器来说,低输出电阻的放大器可以带起功率更大,内阻更小的负载来。
“更大的功率”和“更小的内阻”之间的联系是指同等条件下,如果管子的功率都不一样了就没有可比性了。
负载的功率是和供电电压以及末级驱动管的输出电流有关的,但是如果所选的管子内阻小的话,就可以使电能尽可能多的被送到负载上而不是消耗在功率管上,这样在同样多的电能输入时,就可以提到“更大的功率”了,其实是更高的效率。
一般大功率的功放用MOSFET管,因为它的内阻更小。
 一般来说,电压源的输出阻抗越小越好,而电流源的输出阻抗越大越好1.08b(注:只适合于低频电路,在高频电路中,还要考虑阻抗匹配问题。另外,要求限流或限压保护的信号源除外)。
1.在多级电压放大器中,为什么常常采用射极跟随器(或源极跟随器)作为输出级(最末级)
答:简单的晶体管放大电路,集电极输出就是反相电压放大器,发射极输出就是电压跟随器。
因为普通晶体管是电流控制型元件,所以它的控制端(基极)输入是以电流的形式表现的,但本质还是电压引起电流变化。电压控制型元件只是需要输入的电流非常非常小。
电压跟随器即输出电压随输入电压同步且同量变化,但改变了输入端的带负载能力,使输出电压不变但输出电流增大,实现了阻抗变换。同时还起到前后级隔离作用。
2.放大电路负载最大的情况究竟是Ro→∞还是RL=0?为什么经常说RL愈小,电路负载愈大? 
答:电路负载的大小是指负载上输出功率的大小。在中频时,放大电路可以等效画成交流空载输出电压与输出电阻的串联,如图(a)所示,其中V是电路的空载输出电压,RO是内阻,RL是负载电阻。不难求出,负载上的输出功率PO全息设备
利用上式可求出Po为最大值Pomax时,负载电阻RLo=Ro,如图(b)所示。
这就是说,从RL=0RL=PLO,电路的输出功率P0RL的增大而增大:从RL=RLORL→∞,P0则随RL的增大而减小,如图(b)所示。放大电路一般工作在RL>RLO=RO的情况,所以说负载电阻RL愈小,Po也就是电路负载)愈大。如果RL→∞(空载)或RL=0(短路),则均有Po=0,是负载最小的情况。
3.射极跟随器起到怎样的缓冲作用?
答:
共射极的rO较大,而ri较小。故Ui衰减很多。如果第II级为射极跟随器,因为它的ri大而ro小,可使Ui衰减很小,起到缓冲的作用。
射极跟随器具有较高的输入电阻和较低的输出电阻,这是射极跟随器最突出的优点。
用作输入级时,其高的输入电阻可以减轻信号源的负担,提高放大器的输入电压。
用作输出级时,其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响,并易于与低阻负载相匹配,向负载传送尽可能大的功率。
4.一般认为放大电路的输入电阻Ri愈大愈好,但在某些情况下则要求Ri小些。这些是什么情况?

本文发布于:2023-06-14 18:57:39,感谢您对本站的认可!

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