射极跟随器型开关电路的设计

射极跟随器的典型电路：

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。图中Rb是偏置电阻，C1、Cl是耦合电容。信号从基极输入，从发射极输出。晶体管发射极接的电阻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。

输入电压usr=ube+usc。通常Usc》Ube，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：输入电压幅度与输出电压幅度近似相等。当Usr增加时，ib、ie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”。

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。需要区别的是普通的多级共射级放大电路，是不放大电流放大电压，这点跟射随是相反的。在电视电路中，中放解出TV的视频图像后用射极电路来输出，保证输出图像的变化随输入而改变，需主意的是一般幅度要达到1.2V左右，需通过调节RB和RE的比例调节输出交流波形的幅度。

射极跟随器型开关电路的设计

８．４． １给射极跟随器输入大振幅

射极跟随器是电压放大倍数为１的放大电路。这种电路具有直流增益，利用输入大振幅的方波可以起到与开关电路相同的作用。

图８．１７示出将射极跟随器演变为开关电路的过程。首先，为了获得直流增益从图８．１７（ａ）一般的射极跟随器中去掉输入输出耦合电容C1和C2，变成图８．１７（ｂ）所示的电路。由于没有必要给基极加偏置电压（因为输入信号为０Ｖ时晶体管处于截止状态），所以如图８．１７（ｃ）所示再去掉１。但是，为了确保没有输入信号时晶体管处于截止状态，所以保留使基极处于ＧＮＤ电位的电阻R2。这样就把射极跟随器变成了开关电路。

图８．１８的电路是给图８．１７（ｃ）的电路赋予具体电路常数值的射极跟随器型开关电路。

照片８．９是给这个电路输入１ｋＨｚ、４ＶP-P的正弦波时的输入输出波形。当输入信号的振幅在＋０．６Ｖ以下时晶体管处于截止状态，所以只有ｉ的正半周波形作为输出波形出现。而且的振幅值总比低０．６Ｖ（晶体管的VBE）。

照片８．１０是给图８．１８的电路输入１ＭＨｚ、０Ｖ／＋５Ｖ方波时的输入输出波形。因为输出波形就是晶体管的发射极电位，所以它追随输入信号，输 出的是０Ｖ／＋４．４Ｖ的方波。也就是说由于这个电路是射极跟随器的变形，所以输入输出信号的相位也与放大电路的情况相同，都是同相的。

８．４．２开关速度

８．３节曾经讲到如果发射极接地型开关电路中不采用加速电容等技术，就不能够提高开关速度。但是，这里的射极跟随器型开关电路继承了射极跟随器频率 特性好的优点。如照片８．１０所示，即使１ＭＨｚ的频率也能够很容易地实现开关。尽管图８．５和图８．１８中使用的晶体管是相同的。射极跟随器型开关电路 的重要特点就是能够实现高速开关。与发射极接地型开关电路相比，由于不需要限制基极电流的电阻（因为基极电流必须是负载电流的１／hFE），所以它的另一个优点就是元件少。

图８．１８的电路是在发射极连接负载电阻RＬ。不过也有不连接负载电阻的电路，如图８．１９那样发射极原封不动地成了输出端。

与发射极接地型开关电路的开路集电极相对应，把这种电路叫做开路发射极电路。它应用于高速开关外部负载的场合。

８．４．３设计开关电路的指标

图８．１８的电路的设计指标如下。这是应用０Ｖ／＋５Ｖ的４０００Ｂ系列ＣＭＯＳ逻辑电路的信号对５ｍＡ的负载电流进行接通／断开的电路。

８．４．４晶体管的选择

负载电流（发射极电流）的指标是５ｍＡ，所以晶体管的集电极电流（＝发射极电流）的最大额定值必须大于５ｍＡ。因为必须由４０００Ｂ系列ＣＭＯＳＩＣ提供基极电流，所以为了将基极电流抑制在０．１ｍＡ（一般不怎么能够从４０００Ｂ系列ＣＭＯＳＩＣ中取出电流

），而负载电流是５ｍＡ， 所以hFE必须在５０（＝５ｍＡ／０．１ｍＡ）以上。

另外，晶体管处于截止状态时电源电压（在这里是＋５Ｖ）是加在集电极发射极间和集电极基极间，所以所选择晶体管的集电极发射极间和集电极基极间的最大额定值VCEO、VCBO必须大于电源电压。

按照IC＞５ｍＡ，hFE＞５０，VCEO＞５Ｖ，VCBO＞５Ｖ的条件，与发射极接地时情况相同选择２ＳＣ２４５８（东芝）。当然使用

ＰＮＰ晶体管也无妨，不过这时的电路变成图８．２０所示的那样。

开路发射极的设计也完全相同，由加在外部负载上的电压以及从输出端（发射极）流出或者吸入的最大负载电流为根据选择晶体管。

射极跟随器型开关电路的负载电流原封不动地就是发射极电流，所以必须给输入端提供它的１／hFE的基极电流。但是当负载电流大时，有可能无法提供驱动输入端电路所必要的基极电流。

在这种情况下，仍然和发射极接地时的办法一样，或者采用超晶体管，或者如图８．２１所示将晶体管达林顿连接使用。但是，达林顿连接时需要注意发射极电位要比基极电位低１．２～１．４Ｖ（两个VBE）。

射极跟随器型开关电路中当晶体管处于导通状态时，发射极电位比基极电位低０．６～０．７Ｖ。因此，即使基极电位与集电极电位（即电源电压）相等，晶体管的集电极发射极间电压VCE还是０．６～０．７Ｖ（达林顿连接时是１．２～１．４Ｖ）。这个VCE与集电极电流＝

发射极电流 ）之积就是晶体管的热损耗，所以当负载电流大时应该注意晶体管的发热问题。