為什么叫源極跟隨器 源極跟隨器的作用和特點

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(qū)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(qū)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(qū)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(qū)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(qū)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(nèi)。

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(qū)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(qū)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。