【導讀】源極跟隨器(Source Follower)是一種常見的放大電路,也被稱為電壓跟隨器或共射跟隨器。它的名稱源自其特性:輸出跟隨輸入電壓(也就是源極電壓)。
為什么叫源極跟隨器
源極跟隨器(Source Follower)是一種常見的放大電路,也被稱為電壓跟隨器或共射跟隨器。它的名稱源自其特性:輸出跟隨輸入電壓(也就是源極電壓)。
源極跟隨器的基本結構包括一個NPN晶體管或場效應管的晶體管(BJT或FET)和負載電阻。輸入信號作用在晶體管的基極或柵極上,而輸出信號則從晶體管的源極(對于BJT)或漏極(對于FET)處獲得。
名稱“源極跟隨器”有以下幾個原因:
1. 源極電壓跟隨輸入電壓:源極跟隨器的輸出電壓幾乎等于其輸入電壓,因此可以說輸出電壓緊跟著輸入電壓的變化,跟隨器起到輸入電壓的驅動作用。
2. 源極電流跟隨輸入電流:源極跟隨器的輸出電流幾乎等于其輸入電流,輸入信號的電流變化會被跟隨器的輸出電流所反映。
3. 源極是信號源:在某些電路中,源極跟隨器的輸入電壓直接提供給下游電路作為信號源,因此它作為信號源的功能可以從它的名稱中推斷出來。
圖所示為公漏極(源極跟隨器)放大電路。其工作原理與射極跟隨器相似。具有輸入阻抗特別高、輸出阻抗低、電壓放大倍數(shù)近似為1的特點。在測量儀器的輸入端,常采用場效應晶體管源極跟隨器作阻抗變換。
源極跟隨器的特點
源極跟隨器(Source Follower)具有以下幾個主要特點:
1. 增益小:源極跟隨器的電壓增益接近于1,即幾乎沒有電壓放大作用。這是因為輸出電壓跟隨輸入電壓,所以當輸入電壓變化時,輸出電壓也會相應變化,但幅度上幾乎不會有放大。
2. 噪聲小:由于源極跟隨器的輸入電阻相對較高,輸出電阻相對較低,噪聲會被分壓和阻尼。因此,源極跟隨器通常具有較低的噪聲水平。
3. 輸入-輸出阻抗匹配:源極跟隨器具有較低的輸出阻抗和較高的輸入阻抗。這種阻抗特性使其能夠在電路之間提供良好的匹配,減少信號的失真和反射。
4. 高電流傳遞能力:源極跟隨器可以提供較大的輸出電流,因為它的輸出電流幾乎等于輸入電流。這使得它可以驅動相對較大的負載。
5. 高穩(wěn)定性:源極跟隨器具有較好的溫度穩(wěn)定性和較低的漂移。這是因為其工作點主要由源極電壓控制,源極電壓在許多情況下相對穩(wěn)定。
源極跟隨器也有一些限制。例如,它的電壓增益較小,不能實現(xiàn)較大的電壓放大。此外,由于其工作原理,源極跟隨器的輸出電壓會降低一個晶體管的閾值電壓。
源極跟隨器的作用
源極跟隨器(Source Follower)在電路中有多種應用和作用,主要包括以下幾個方面:
1. 緩沖放大器:源極跟隨器作為緩沖放大器使用時,可以將輸入信號的電壓跟隨并放大到較低的輸出阻抗,以提供一個能夠驅動后續(xù)電路的穩(wěn)定信號源。
2. 信號隔離器:通過源極跟隨器,輸入信號的電壓驅動源極電流,從而在輸出端產(chǎn)生與輸入信號相關的電流,實現(xiàn)電壓到電流的轉換。這種電流輸出特性可以用于信號隔離和驅動要求較高電流的電路。
3. 電壓級移器:源極跟隨器可以將輸入信號的電壓級別移動到較低的電壓范圍,例如將高電平信號轉換為低電平信號。這在某些電路和系統(tǒng)設計中是非常有用的。
4. 阻抗轉換器:源極跟隨器的輸入阻抗相對較高,輸出阻抗相對較低,因此它可以用作阻抗轉換器,將高阻抗的輸入信號轉換為低阻抗的信號輸出,以匹配不同電路之間的阻抗。
5. 運算放大器的電平平移:在某些運算放大器電路中,源極跟隨器可以用作輸入級別移動器,將輸入信號的電平移動到更適合運算放大器的輸入范圍內。
源極跟隨器作為一種常見的放大電路,在電子設備和電路設計中具有廣泛的應用。它可以實現(xiàn)信號的緩沖放大、電平轉換、阻抗匹配和信號隔離等功能。
源極跟隨器基本原理
源極跟隨器的基本原理是利用晶體管或場效應管的工作特性,實現(xiàn)輸入電壓與輸出電壓的跟隨關系。
以晶體管為例,源極跟隨器的基本原理如下:
1. 輸入信號作用于晶體管的基極,通過基極電流驅動晶體管的放大作用。
2. 當輸入信號的電壓增加時,基極電流也相應增加。在NPN晶體管中,基極電流會導致集電極電流的增加。
3. 增加的集電極電流會通過晶體管的放大作用,導致晶體管中的PN結(發(fā)射結)的電流也增加。這個電流通過晶體管的發(fā)射極,由負載電阻來接收。
4. 負載電阻會將通過晶體管的發(fā)射極流過的電流轉換為相應的輸出電壓。由于負載電阻相對較低,輸出電壓可以近似等于集電極電壓,即源極電壓。
源極跟隨器的基本原理是,輸入信號通過晶體管的放大作用,驅動輸出電流流過負載電阻,產(chǎn)生與輸入電壓相近的輸出電壓。輸出電壓幾乎與輸入電壓一致,所以可以說輸出信號跟隨輸入信號的變化。相比于輸入端,輸出端具有較低的阻抗,可以提供較大的輸出電流。
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