一文详解共集电极

在本文中将详细讨论发射极跟随器。

此配置的图像如下所示，使用标准电流方向和电压符号：

共集电极放大器的主要特点

使用BJT公共集电极配置的主要特性和目的是阻抗匹配。

这是因为这种配置具有高输入阻抗和低输出阻抗。

这一特性实际上与其他两个对应的共基共发射极配置相反。

普通集电极放大器的工作原理

从上图中我们可以看到，这里的负载与晶体管的发射极引脚相连，集电极连接到相对于基极（输入）的公共基准。

这意味着，集电极对于输入和输出负载都是通用的。换句话说，进入基座的电源和集电极都具有共同的极性。在这里，基极成为输入，发射器成为输出。

值得注意的是，尽管配置类似于我们以前的共发射极配置，但可以看到收集器与“公共源”相连。

关于设计特性，我们不必采用一组常见的集电极特性来建立电路参数。

对于所有实际实现，共集电极配置的输出特性将与共发射极完全相同。

因此，我们可以简单地利用共发射极网络采用的特性来设计它。

对于每个公共集电极配置，输出特性通过对可用的IB值范围应用IE与VEC来绘制。

这意味着共发射极和共集电极具有相同的输入电流值。

为了实现共发射极的水平轴，我们只需要改变共发射极特性中集电极-发射极电压的极性。

最后，您将看到，如果共发射极IC的垂直刻度与共集电极特性中的IE互换，则几乎没有任何差异（自∝ ≅1以来）。

在设计输入侧时，我们可以应用共发射极基极特性，以实现基本数据。

操作限制

对于任何BJT，工作极限是指其特性上的工作区域，表示其最大可容忍范围和晶体管可以以最小失真工作的点。

下图显示了如何为 BJT 特征定义此功能。

您还可以在所有晶体管数据表上找到这些工作限制。

其中一些工作限制很容易理解，例如我们知道什么是最大集电极电流（在数据手册中称为连续集电极电流）和最大集电极至发射极电压（在数据手册中通常缩写为VCEO）。

对于上图中演示的示例BJT，我们发现IC（max）被指定为50 mA，V CEO被指定为20 V。

在特性上绘制的垂直线表示为V CE（sat），表现出可以在不越过非线性区域的情况下实现的最小VCE，用名称“饱和区域”表示。

BJT的额定VCE（sat）通常约为0.3V。

可能的最高耗散水平使用以下公式计算：

在上面的特征图中，假设BJT的集电极功耗显示为300mW。

现在的问题是，通过什么方法可以绘制集电极功耗曲线，由以下规格定义：

这意味着VCE和IC的乘积必须等于300mW，在特性上的任意一点。

如果假设IC的最大值为50mA，则在上式中代入得到以下结果：

上述结果告诉我们，如果IC = 50mA，则VCE在功耗曲线上将为6V，如图3.22所示。

现在，如果我们选择最高值为20V的VCE，那么IC电平将估计如下：

这将在功率曲线上建立第二个点。

现在，如果我们在中间选择IC电平，假设在25mA，并将其应用于VCE的结果电平，那么我们得到以下解决方案：

图3.22也证明了这一点。

所解释的 3个点可以有效地应用于获得实际曲线的近似值。毫无疑问，我们可以使用更多的点数进行估计并获得更好的准确性，但是对于大多数应用程序来说，近似值就足够了。

在IC = ICEO下面可以看到的区域称为截止区域。不得到达该区域以确保BJT的无失真工作。

数据表参考

您将看到许多数据表仅提供ICBO值。在这种情况下，我们可以应用公式

ICEO = βICBO。 这将有助于我们在没有特征曲线的情况下大致了解截止水平。

如果您无法从给定数据表中访问特性曲线，则可能需要确认Ic，vCE及其乘积VCE x IC的值保持在以下公式3.17中指定的范围内。

总结

共集电极是其他三种基本集电极中众所周知的晶体管（BJT）配置，每当晶体管需要处于缓冲模式或用作电压缓冲器时，都会使用。