发射极电阻、电路方程计算案例和电容摘要

发射极电阻连接到晶体管放大器的发射极端子可以用来增加放大器的偏置稳定性

交流信号放大器电路的目的是将直流偏置输入电压稳定到放大器因此只放大所需的交流信号。

这种稳定是通过使用发射极电阻来实现的，它提供了共发射极放大器所需的自动偏置量。 。为了进一步解释这一点，请考虑下面的基本放大器电路。

基本公共发射极放大器电路

所示的共射极放大器电路使用分压器网络来偏置晶体管基极，并且共射极配置是设计双极晶体管放大器电路的非常流行的方式。该电路的一个重要特征是有相当数量的电流流入晶体管的基极。

两个偏置电阻结点的电压， R1 和 R2 ，将晶体管基极电压V B 保持在恒定电压，并与电源电压Vcc成比例。注意，V B 是从基极到地面测量的电压，它是 R2 的实际电压降。

这种“A类”类型放大器电路始终设计为使基极电流（ Ib ）小于流过偏置电阻 R2 的电流的10％。因此，例如，如果我们要求静态集电极电流为1mA，则基极电流 I B 将约为其中的百分之一，即10μA。因此，流过分压器网络的电阻 R2 的电流必须至少为此量的10倍，或100μA。

使用a的优势分压器在于它的稳定性。由于 R1 和 R2 形成的分压器负载较轻，因此可以使用简单的分压器公式轻松计算基极电压 Vb 如图所示。

分压器方程

然而，这种类型的偏置安排分压器网络没有被基极电流加载，因为它太小，所以如果电源电压 Vcc 发生任何变化，那么基极上的电压电平也会按比例变化。然后需要晶体管基极偏压或Q点的某种形式的电压稳定。

发射极电阻稳定

如图所示，通过在晶体管发射极电路中放置单个电阻器可以稳定放大器偏置电压。该电阻称为发射极电阻， R E 。添加此发射极电阻意味着晶体管发射极端不再接地或处于零电压电位，而是位于由欧姆定律公式给出的小于其的电位： V E = I E x R E 。其中： I E 是实际的发射极电流。

现在，如果电源电压 Vcc 增加，晶体管集电极电流对于给定的负载电阻， Ic 也会增加。如果集电极电流增加，相应的发射极电流也必须增加，导致 R E 上的电压降增加，导致基极电压增加，因为 V B = V E + V BE

由于基极通过分压电阻保持不变R1 和 R2 ，基极上的直流电压相对于发射极 Vbe 降低，从而降低基极电流并保持集电极电流不增加。如果电源电压和集电极电流试图降低，则会发生类似的动作。

换句话说，增加这个发射极电阻有助于使用负反馈控制晶体管基极偏置，这可以抵消任何试图改变集电极电流的情况基极偏置电压发生相反的变化，因此电路趋向于稳定在一个固定的水平。

此外，由于部分电源在 R E 下降> ，其值应尽可能小，以便在负载电阻 R L 上产生最大可能的电压，从而产生输出。但是，它的值不能太小或者电路的不稳定性会再次受到影响。

然后流过发射极电阻的电流计算如下：

发射极电阻电流

根据一般经验，此发射极电阻上的压降为通常认为： V B -V BE ，或电源电压值的十分之一（1/10），<跨度> VCC 。发射极电阻器电压的常见数字在1到2伏之间，以较低者为准。发射极电阻值 R E 也可以从增益中找到，因为现在交流电压增益等于： R L / R E

发射极电阻示例No1

共发射极放大器具有以下特性，β= 100 ， Vcc = 30V 且 R L =1kΩ。如果放大器电路使用发射极电阻来提高其稳定性，则计算其电阻。

放大器静态电流 I CQ 如下： / p>

发射极电阻上的电压降通常在1到2伏之间，因此我们假设电压降， V E 1.5伏。

然后放大器电路所需的发射极电阻的值为：100Ω，最终的共发射极电路如下：

最终公共端发射器放大器

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如果需要，也可以找到放大器级的增益，并给出如下： / p>

发射器旁路电容

在上面的基本串联反馈电路中，发射极电阻 R E 执行两个功能：用于稳定偏置的DC负反馈和用于信号跨导和电压的AC负反馈获得规范。但由于发射极电阻是反馈电阻，由于交流输入信号导致发射极电流 I E 波动，因此也会降低放大器增益。

为了克服这个问题，一个电容称为“发射极旁路电容”， C E 如图所示，它连接在发射极电阻两端。该旁路电容导致放大器的频率响应以指定的截止频率ƒc断开，旁路（因此其名称）信号电流接地。

电容器看起来像是用于直流偏置的开路，因此，偏置电流和电压不受旁路电容器的影响。在放大器工作频率范围内，电容电抗 X C 在低频时会非常高，产生负反馈效应，从而降低放大器的增益。

通常选择旁路电容 C E 的值，以提供至多十分之一（1/10）值的容抗。发射极电阻 R E 在最低截止频率点。然后假设要放大的最低信号频率是100Hz。旁路电容 C E 的值计算如下：

发射极旁路电容

然后我们的简单共射极放大器高于发射极旁路电容的值与发射极电阻并联是：160μF

分离发射极放大器

增加旁路电容时， C E 有助于通过抵消β不确定性的影响来控制放大器的增益，（β），其主要缺点之一是在高频时电容电抗变得如此之低以至于它有效地短路了随着频率的增加，发射极电阻 R E 。

结果是，在高频时，电容的电抗允许很少的AC反馈控制，因为 R E 短路，这也意味着晶体管的交流电压增益大大增加，驱动放大器进入饱和状态。

一种简单的方法控制放大器增益超过wh ole工作频率范围是将发射极电阻分成两部分，如图所示。

分裂发射电阻

电阻在发射极支路中分为两部分： R E1 和 R E2 形成分压器网络发射极支路与旁路电容并联连接在下部电阻上。

上部电阻 R E1 与以前相同但电容器没有旁路，因此在计算信号参数时必须考虑到这一点。较低的电阻 R E2 与电容并联，在计算信号参数时被认为是零欧姆，因为它在高频时会短路。

这里的优点是我们可以在整个输入频率范围内控制放大器的AC增益。在DC处，发射极电阻的总值等于 R E1 + R E2 ，而在较高的AC频率下，发射极电阻仅为： R E1 ，与上面原始的非旁路电路相同。

那么电阻值是多少， R E2 。那么这将取决于较低频率截止点所需的直流电压增益。我们之前说过，上述电路的增益等于： R L / R E 对于我们上面的公共发射极电路计算10（1kΩ/100Ω）。但现在在DC处，增益将等于： R L /（R E1 + R E2 ）

因此，如果我们选择比如1（1）的DC增益，则发射极电阻的值 R E2 为：

分裂发射极电阻，R E2

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然后获得直流增益1（一）， R E1 =100Ω和 R E2 =900Ω。请注意，AC增益在10处相同。

然后，分离发射极放大器的电压增益和输入阻抗值介于完全旁路发射极放大器和非旁路发射极放大器之间，具体取决于工作频率。

发射极电阻摘要

然后总结一下，晶体管的电流放大参数β可能因器件而异。由于制造公差，以及电源电压和工作温度的变化，相同的类型和部件号。

然后对于普通发射器A类放大器电路，必须使用能够稳定的偏置电路操作Q点使得DC集电极电流 I C 独立于beta。通过增加发射极电阻， R E ，可以降低β对发射极电流值的影响在发射器支路中提供稳定性。

该发射极电阻上的电压降通常在1到2伏之间。发射极电阻可以通过合适的旁路电容完全旁路， C E 与发射极电阻并联，以实现更高的AC增益或部分旁路，使用分离电容发射极分压网络，可降低直流增益和失真。该电容的值由最低信号频率下的容抗（ X C ）值决定。