雙極性接面電晶體(BJT)

射極退化(射極負回授)

射極退化是個聽起來有點負面、實則非常有用的把戲:在射極串一顆電阻,電路就會自我約束。它是用單一電阻搭出的局部負回授,以一些原始增益換取穩定、可預測與較低失真。「退化」一詞只是指增益被刻意降低——退化掉——以換來那些好處。

把自我約束的機制放慢來看。假設集極電流想上升(因為電晶體變熱,或 beta 偏高)。更多電流流過射極電阻,電阻上的壓降便升高。但基極被分壓器穩在固定電壓,所以射極電壓升高就意味著基-射電壓「變小」——這便把電晶體節流回去。電阻會自動抵抗任何電流的變化,就像恆溫器把溫度推回目標。對增益的回報:在共射極級裡,電壓增益約為 -Rc/Re(集極電阻除以射極電阻),一個你能信賴的兩電阻比值,而不是少了它時那種隨 beta 與溫度狂亂的增益。

代價總是有的。加入射極電阻會提高該級的輸入電阻(好處是不會拖垮訊號源),但降低電壓增益(Rc/Re 可能只有 5 或 10,而非好幾百)。對一個既要偏壓穩定又要高增益的放大器,經典折衷是保留射極電阻以維持直流穩定,但在它兩端並一顆旁路電容,使訊號頻率下該電阻被有效短路、全增益回來。射極退化正因為能把不可靠的元件變成可預測的元件,而成為類比設計中最重要的觀念之一。

一個 Rc = 4.7 kΩ、未旁路 Re = 470 Ω 的級,電壓增益約 -4.7k/470 = -10,穩如磐石,純由兩顆電阻決定。把 Re 完全拿掉,增益會躍升到好幾百——但現在它隨溫度漂移、且因零件而異。

用增益換一個你真正能信賴的增益:Av 約等於 -Rc/Re。

射極退化是偽裝的負回授——和馴服運算放大器的同一個想法,這裡用一顆電阻完成。如同所有負回授,它降低增益,卻改善線性度、頻寬與可預測性。

又稱
emitter resistoremitter feedbackseries feedback射極電阻射極回授