射极跟随器电路（共集电极放大电路）设计-Toy模板网

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前言

该电路简单来说就是输出信号从发射极取出，且跟随着输入信号工作。
对电压没有放大作用，输出阻抗低，主要起电流放大作用。
利用它输入阻抗高，从信号源吸取电流小的特点，将它作多级放大电路的输入级。
利用它输出阻抗小，带负载能力强的特点，将它作多级放大电路的输出级。
利用它输入阻抗高，输出阻抗小，将它作多级放大电路的中间级，隔离前后级的相互影响。
输入阻抗低，可以用在驱动电机和扬声器等阻抗低的负载电路上。

一、电路设计

请设计一个射极跟随器电路，规格为：最大输出电压：8V_P·P，最大输出电流±5mA（1KΩ），其他无。

1.确定电源电压

在共集电极情况下，在发射极取出输出信号，所以R_E 的压降对输出电压来说不成为损耗。因此，射极跟随器的电源电压取比最大输出电压稍大就行（在取出数百毫安以上的输出电流时，饱和电压V_CE成为不可忽略的值，必须将电源电压提高）
这里最大输出电流±5mA，所以电源电压取15V。

2.选择晶体管

由设计规格可知，最大输出电流是±5mA，这里取I_E=10mA。
另外集电极-基极间与集电极-发射极耐压要能承受15V电源电压。
在这里选择NPN通用型小信号2N5551。

3.晶体管集电极损耗的计算

如果将发射极的直流电位V_E 设置在电源电压与GND的中点，就能取出最大的输出振幅。
取基极偏置电压V_B=7.5V，故V_E=6.9V（设V_BE=0.6V）。所以集电极-发射极电压V_CE为8.1V。
因此，无信号时的晶体管集电极损耗为：
P_C=V_CE·I_C=8.1V · 10mA
=81mW
所选晶体管也符合要求。

4.决定发射极电阻RE的方法

R_E=V_E/I_E=6.9/10mA ≈ 690Ω

5.偏置电路的设计

设晶体管的电流放大倍数h_FE为200，则基极电流为0.05mA。
通常，在基极偏置电路中，偏置电阻流动电流应是基极电流的10倍左右（与共发射极放大电路一样），则设I_1,2=0.75mA，
R₂=V_B / I_1,2=7.5V / 0.75mA=10KΩ
R₁=（15-V_B）/ I_1.2 = 7.5V / 0.75mA =10KΩ

6.电容C1 ~ C4的确定

C₁与C₂切断直流电压的电容。这里设C₁=C₂=10uF。
C₁与偏置电路的电阻形成高通滤波器的截止频率为：
f_C1=1/2πRC=1/2π·10uF·5KΩ ≈ 3.2HZ
接负载时，与C₂形成高通滤波器的截止频率为：
f_C2=1/2πRC=1/2π·10uF·1KΩ ≈ 16HZ
C₃与C₄是电源的去耦电容，设C₃=0.1uF，C₄=10uF。

7.Multisim仿真

仿真结果如下：
射极跟随器电路（共集电极放大电路）设计

可以看到输出波形的负侧一部分在离中点3.89V（=I_ED*（R_E//R_L））处被截去了，这是因为带电阻负载的射极跟随器，没有预先将空载电流增大到比最大输出电流还要大一些。必须注意这种情况。（I_ED为有信号时发射极的直流电流）
故射极跟随器负载加重后负侧波形会被截去？
解释：
发射极直流电流是：I_ED=V_E/R_E
方向是从发射极到地
发射极负峰时交流电流是：I_EA=（0-V_in）/(R_E//R_L)
方向是从地到发射极
如果I_ED小于I_EA时，电流反向，发射极反偏，晶体管截止，所以负峰会被切去，原因是发射极交流电阻与直流电阻大小不一样。

8.推挽型射极跟随器

解决这个问题可以增大直流电源，也可以采用推挽型射极跟随器。
为了改善上述的缺点，将发射极负载换为PNP型晶体管的射极跟随器的电路。
射极跟随器电路（共集电极放大电路）设计
由于上侧的NPN晶体管将电流“吐”出给负载（推），PNP晶体管“吸”进电流（挽），所以称为推挽。

如图电路接上100Ω负载时的输入输出波形。尽管取出±43mA的电流，波形都没有被截去。但是在输出波形的中央附近，存在正弦波上下侧没有连接上的部分，这称为开关失真或交叉失真。
失真的原因在于晶体管的偏置方法，两个晶体管的基极连在一起，所以基极电位是相同的。输入信号在0V附近时，基极-发射极间没有电位差，故没有基极电流的流动。晶体管双方都截止了。
即使在基极加上输入信号，直到上侧晶体管的基极电位比发射极高0.6V都不工作，相反，下侧晶体管的基极电位比发射极低0.6V也不工作。所以会在波形的中央部分产生±0.6V的盲区。

改进后的推挽型射极跟随器
用二极管在各个晶体管的基极上加上0.6V的补偿电压（二极管的正向压降）以取消晶体管的盲区。
射极跟随器电路（共集电极放大电路）设计

注：如果在直流电源为15V的情况下加入二极管开关消除失真，开关失真是解决了，但是波形却失真了，上下侧都会被截去，所以我提高了直流电源电压为25V（或者提高负载）。（不知道是什么原因）
晶体管的空载电流几乎为0。