共集電極放大電路，它可以構(gòu)成音響愛好者最津津樂道的甲類功放。

共集電極放大電路電路圖如下，我們可以看到，輸出端是接在電阻Re上的，而Re的電壓(射極對(duì)地電壓)總是比三極管B極電壓低0.7V，輸入到B極的信號(hào)電壓總是比輸出電壓高0.7V(注意!!!并非輸入信號(hào)比輸出信號(hào)幅度高0.7V)，所以共集電極放大電路也稱為射極跟隨器。

基本電路

在交流等效電路中，電源正負(fù)極短接，電容短接，產(chǎn)生發(fā)射極本征電阻，所以有如下交流等效電路。

交流等效電路

從上面的交流等效電路中，我們可以看出，共集電極放大電路的電壓增益Av = (Re//RL) / (Re//RL+re') ，在re'遠(yuǎn)小于Re//RL時(shí)電壓增益約等于1。

共集電極放大電路電壓增益

輸入阻抗為Rin = Rb1//Rb2//(HFE*(Re//RL+re'))

輸入阻抗

電流放大倍數(shù) Ai = Av*(Rin / (Re//RL))，而共集電極放大電路的電壓增益約等于1，所以電流放大倍數(shù)Ai ≈ Rin / (Re//RL)。

電流放大倍數(shù)

放大功率P= Av*Ai ，而Av接近1，所以放大功率約等于Ai。

共集電極放大電路實(shí)例

對(duì)于設(shè)計(jì)，我總是希望貼近我們可以去制作的電路，今天我們就來設(shè)計(jì)一個(gè)甲類功放。

信號(hào)從手機(jī)3.5MM耳機(jī)接口取，耳機(jī)接口輸出電壓在1.3V左右。因?yàn)檩敵鲭妷旱?，而共集電極放大電路不能放大電壓，所以我們分為兩級(jí)放大。第一級(jí)使用共射極放大電路放大電壓，第二級(jí)使用共集電極放大電路放大功率，供電電壓選擇12V，喇叭選擇8Ω/5W。

首先共射極放大電路我之前的文章已經(jīng)講過如何設(shè)計(jì)了，就不再累述，具體電路如下。

電壓放大

第二級(jí)我們要進(jìn)行功率放大，共集電極放大電路設(shè)計(jì)如下。

電阻Re的選擇：Re我們選擇和輸出負(fù)載(喇叭)的阻值一樣8Ω。

偏置電阻Rb1和Rb2的選擇：對(duì)于共集電極放大電路來說，把偏置設(shè)置在電源電壓的2/3是最好的，。我們知道三極管的電流Ie約等于Ib*HFE，所以電阻Rb1的阻值不應(yīng)該大于HFE倍Re。所以Rb1選擇500Ω，Rb2為1KΩ，此時(shí)B極電壓被設(shè)定在2/3電源電壓。

輸出電容選擇，因?yàn)檩敵鲭娙莺拓?fù)載構(gòu)成一個(gè)高通濾波器，所以根據(jù)高通濾波器計(jì)算公式f = 1/(2πRC)，輸入頻率最小為20Hz，計(jì)算出輸出電容最小需要994uF，選擇1000uF。

輸入阻抗：根據(jù)輸入阻抗計(jì)算公式Rin = Rb1//Rb2//(HFE*(Re//RL+re') ，計(jì)算得輸入阻抗約等于275Ω，而后級(jí)輸入阻抗是并聯(lián)在前級(jí)輸出阻抗上的，所以前級(jí)電壓放大倍數(shù)由8倍變?yōu)锳v = (Rc//RL)/(Re+re')≈5.8倍。

從電路圖可以看出，三極管Q2的靜態(tài)功耗(無信號(hào)輸入時(shí))為(VCC-Ub-0.7)^2 / R7 = (12V-8V-0.7V)^2 / 8Ω = 3.3^2 / 8 = 1.36W 這也是為甲類功放總是需要一個(gè)非常大的散熱器的原因。

整體電路如果是單電源雙聲道可以使用兩個(gè)上面的電路分別放大左右聲道，使用雙聯(lián)電位器同時(shí)調(diào)節(jié)左右聲道音量。對(duì)于雙電源可以使用下面的電路，只是需要使用對(duì)管罷了。

雙電源雙聲道共集電極放大電路電阻Re為什么選擇和負(fù)載阻抗一樣?

對(duì)于共集電極放大電路來說，在波形的負(fù)半周。輸出電容相當(dāng)于一個(gè)電源，它為負(fù)載提供能量，負(fù)載和射極電阻相當(dāng)于一個(gè)分壓器。射極電阻Re比負(fù)載大，分到的電壓越大，射極電壓越高，如果輸入B極的負(fù)半周信號(hào)突然變化(電容來不及放電)，信號(hào)則會(huì)在低于射極電壓加0.7V時(shí)失真。而如果射極電阻比負(fù)載小，射極分到的電壓越小，這對(duì)信號(hào)是有利的，它不容易使信號(hào)失真。但是，Re越小，則靜態(tài)功耗越大，三極管發(fā)熱越大。讓三極管工作在越高的溫度下是越不利于電路穩(wěn)定的。

信號(hào)負(fù)半周時(shí)，電容為負(fù)載提供能量

為什么要把靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)計(jì)在三分之二電源電壓?

對(duì)于射極電阻Re和負(fù)載阻抗一樣時(shí)，把靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)計(jì)在電源的三分之二是對(duì)電源利用率最好的情況。如果設(shè)計(jì)過高就會(huì)容易飽和失真，設(shè)計(jì)得低了則容易截止失真，則電源利用率就會(huì)降低。

對(duì)于射極電阻Re和負(fù)載相等的情況

審核編輯：湯梓紅