相分离器的配置计算案例及电路摘要

分相器电路产生两个输出信号，这些信号的幅度相等但相位与单个输入信号的相位相反

相位分离器是另一个双极结型晶体管的类型，（BJT）配置，其中单个正弦输入信号被分成两个独立的输出，相位相差180电角度。

晶体管分相器的输入信号是应用于基极端子，其中一个输出信号取自集电极端，另一个输出信号取自发射极端。因此，晶体管分相器是一个双输出放大器，从其集电极和发射极端子产生互补输出，这些输出与180° o 异相。

单晶体管分相器电路并不是什么新鲜事，因为我们已经在之前的教程中看到了它的基本构建模块。相位分离器，反相器电路将共发射极放大器的特性与公共集电极放大器的特性相结合。与CE放大器和CC放大器电路一样，分相器电路正向偏置，作为线性A类放大器工作，以减少输出信号失真。

但首先让我们刷新我们对共发射极的了解（ CE）放大器电路和公共集电极（CC）放大器电路配置。

公共发射极放大器

具有分压器偏置的共发射极电路是最常用的线性放大器配置，因为它易于偏置和理解。

输入信号施加到基极端，输出信号为如图所示，从负载电阻，R L 连接到集电极和正电源轨之间，V CC 。因此，发射极对输入和输出电路都是通用的。

同时提供由以下比率确定的电压放大：R L / R E ，共发射极（CE）配置的主要特征是它是一个反相放大器，在输入和输出信号之间产生180° o 的相位反转。

To作为A类放大器工作，电路被偏置，使得馈入基极的静态电流I B 将集电极端电压定位在电源电压值的大约一半。选择电阻R 1 和R 2 的比率，使晶体管正确偏置，提供最大的无失真输出信号。

共集电极放大器

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公共集电极放大器使用公共集电极配置中的单个晶体管，集电极对输入和输出电路。输入信号施加到晶体管基极端，输出取自发射极端，如图所示。

当输出信号来自发射极电阻，R E 不使用集电极电阻，因此集电极端子直接连接到电源轨V CC 。这种类型的放大器配置也称为电压跟随器或更常见的射极跟随器，因为输出信号跟随输入信号。

Common Collector（CC）的主要特性）配置是它是一个非反相放大器，因为输入信号直接通过基极 - 发射极结到达输出。因此输出与输入“同相”。因此，它的电压增益略小于1（单位）。

与先前的共发射极配置一样，共集电极放大器的晶体管使用分压网络偏置为电源的一半电压为其直流工作条件提供良好的稳定性。

相位分离器配置

如果我们将共发射极放大器的配置与公共集电极放大器的配置相结合，并从中获取输出同时，我们可以创建一个晶体管电路，产生两个输出信号，这两个输出信号的幅度相等但相对于彼此反转。

相位分离器使用单个晶体管产生反相和非反相输出，如图所示。

使用NPN晶体管的相位分离器

我们之前说过，共发射极放大器的电压增益是R L 与R E 的比值，即 -R L / R E （减号表示反相放大器）。如果我们要使这两个电阻值相等（R L = R E ），那么共发射极级的电压增益将等于-1或1 。

作为公共集电极，射极跟随放大器电路自然具有接近单位（+1）的非反相电压增益，两个输出信号，一个来自集电极，一个来自发射极，将是幅度相等但180° o 异相。这使得单位增益晶体管分相器电路非常有用，可以为另一个放大器级提供互补或反相输入，例如B类推挽功率放大器。

为了正常工作，分压器必须选择连接在供电轨和地之间的网络，以便产生正确的DC条件稳定，以便从集电极和发射极端子输出电压摆动，从而产生对称输出。

相分离器实例No1

需要单晶体管分相器电路来驱动推挽功率放大器级。如果电源电压为9伏，设计合适的电路，使用的NPN 2N3904晶体管的Beta值为100，静态集电极电流为1mA，输入信号的幅度为1V峰值。

To防止发射极端输出信号的失真，直流发射极端的偏置电压必须大于输入信号的最大值，在这种情况下为1伏峰值。如果我们将DC静态发射极端电压设置为输入值的两倍以确保无失真输出摆幅，则V E 将等于2伏。

As V E 设置为2伏，流过它的发射极电流（也是集电极静态电流）为1mA，发射极电阻值R E 计算如下： / p>

对于分相器电路的共发射极侧的电压增益等于-1（单位），集电极负载电阻R L 必须等于R E 。即R L = R E =2kΩ。因此，在集电极负载电阻上下降的电压计算如下：

应用基尔霍夫电压定律，V CC -V <子> C -V <子> CE -V <子>电子 = 0。因此9-2-5-2 = 0。我们期望看到这一点，因为当R L = R E 并且流过两个电阻器的电流大致相同时，所以每个电阻器上的I * R电压降因此在2.0伏特时会是相同的。

这意味着非反相输出（发射极端子）的直流偏置电压为2.0伏（0 + 2），而直流偏置电压为反相输出（集电极端子）为7.0伏（9-2）。换句话说，两个输出的直流静态输出电压处于不同的值。

晶体管的直流电流增益，Beta为100.对于共发射极放大器，Beta是比率为集电极电流到基极电流，即; β= I C / I B ，所需的基极偏置电流值计算如下：

然后，对于DC电流增益为100，静态基极电流I B（Q）为10uA 。通常的做法是，流过分压器网络的基极 - 地电阻器的静态电流值比基极电流大十倍（x10）。因此，流过R 2 的电流将为10 * I B = 10 * 10uA = 100uA。

基极电压，V B 等于发射极电压V E 加上基极 - 发射极pn结的0.7伏正向压降，即：2.0 + 0.7 = 2.7伏。因此，R 2 的值计算如下：

由于流过R 2 的100uA和流入晶体管基极端子的10uA，因此必须遵循110uA（100uA + 10uA）流过晶体管基极端子。顶部电阻，分压器网络的R 1 。如果电源电压为9伏，晶体管基极电压为2.7伏。电阻器R 1 的值计算如下：

因此分压器用于分离器电路的直流偏置的网络由R 1 =57.3kΩ和R 2 =27kΩ组成。

将上述计算值放在一起给我们单晶体管分相器电路：

晶体管相位分离器电路

单晶体管分相器电路产生输入信号的两个输出版本，一个与输入信号相位相同的非反相版本，以及一个180 o 相位反转版本两个输出具有相同幅度的输入信号，这使得分相器电路非常适合用于驱动推挽或图腾柱配置输出以进行放大或DC考虑下面的电路。

图腾柱输出级

由于补充输出取自集电极和晶体管的发射极，当上晶体管 Q2 正向偏置并在负半周期导通时（由于反相），下晶体管 Q3 为OFF，所以波形的负半部分传递到负载电阻， R L 。

在输入波形的正半周期，较低的晶体管 Q3 正向偏置并导通，而上部晶体管 Q2 为OFF，因此波形的正半部分传递给负载电阻， R L 。

因此在任何时候只有一个输出晶体管， Q2 或 Q3 正向偏置并传导输入波形的一半。当两个输出晶体管从一个变为另一个时，输入信号的两半组合在一起产生一个反向输出波形，跨越 R L ，其中心的直流偏置电压为 V C 与 V E 之间的差异。电阻 R 5 用于限制电流。

晶体管相位分离器摘要

我们在本教程中已经看到通过将公共发射极电路与公共集电极电路相结合，我们可以创建另一种类型的单晶体管电路，它实际上不是CE放大器，也不是CC放大器，而是产生两个相同幅度但相位相反的电压的分相器电路。 。

有时需要有两个信号，这两个信号的幅度相等但彼此相位相差180°，并且有不同的方法来创建双输出分相器电路，包括使用差分放大器和运算放大器。但单晶体管分相器电路配置最容易构建和理解。

单晶体管分相器电路偏置为A类放大器，具有两个互补（反相和非反相）输出分别取自晶体管的集电极和发射极端子。为了正确操作，必须将每个输出的增益设置为1，单位增益。

单晶体管分相器电路可用于驱动B类推挽放大器，中心 - 用于逆变器的抽头变压器或用于电机控制的图腾柱输出，当一个晶体管导通时，另一个晶体管关闭。