6.4 基本放大电路的其他两种组态

 

6.4  基本放大电路的其他两种组态

根据输入和输出回路共同端的不同，放大电路可分3种基本组态。前面讨论分析了共发射极电路，现在讨论共集电极和共基极两种电路。

6.4.1  共集电极放大电路——射极输出器

共集电极放大电路的原理图如图6-17（a）所示，它的交流通路如图6-17（b）所示。由交流通路可知，三极管的负载电阻是接在发射极上，输入电压u_i加在基极和集电极之间。而输出电压u_i从发射极和集电极两端取出，所以集电极是输入、输出电路的共同端点。下面计算图6-17（a）电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。

（a）                                （b）

图6-17  共集电极放大电路及其交流通路

1．静态分析

由图6-17（a）电路的直流通路可得方程

                              （6.4.1）

则可得                                                                   （6.4.2）

                                                                 （6.4.3）

                                                    （6.4.4）

2．动态分析

图6-18为共集电极放大电路的微变等效电路。

（1）电压放大倍数。

输出电压                                         

其中                                                

输入电压                                         

则

                                 （6.4.5）

一般有，故A_u≈1，所以共集放大电路的电压放大倍数恒小于1，但接近于1，并且输出电压和输入电压同相位，即输出电压跟随输入电压变比。因此该电路又称为射极跟随器。

（2）电流放大倍数。

输入/输出电流为，

则电流放大倍数为

                                     （6.4.6）

尽管该电路无电压放大作用，但其输出电流大很多倍，因此仍有电流和功率放大作用。

（3）输入电阻。由图6-18可知

                                         

                                         

故                                                                                   （6.4.7）

共集电极放大电路输入电阻高，这是共集电极电路的特点之一。

（4）输出电阻。由图6-19可得

                                                

                                                

                                                

式中：。

                                                

则

                                        （6.4.8）

输出电阻为

                                     （6.4.9）

综上所述，共集电极放大电路是一个具有高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1的放大电路。所以共集电极放大电路可用来作输入级、输出级，也可作为缓冲级，用来隔离它前后两级之间的相互影响。

   

图6-18  共集电极放大电路的微变等效电路                  图6-19  求输出电阻

6.4.2  共基极放大电路

放大电路的第三种基本电路是共基极电路。图6-20（a）是其原理图，从其交流通路可见，发射极是输入端，集电极是输出端，而基极是输入、输出回路的公共端，所以该电路为共基极电路。

（a）                                        （b）

图6-20  共基极放大电路及交流通路

1．静态分析

由图6-20（a）可看出，共基极与共集电极的直流通路是一样的，所以共基极电路的静态工作点计算式也一样。

2．动态分析

共基极放大电路微变等效电路如图6-21所示。

图6-21  共基极放大电路微变等效电路

（1）电压放大倍数。由图6-21可得

                                                

                                                

                                                

则

                                        （6.4.10）

上式表明，共基极放大电路具有电压放大作用，其电压放大倍数和共射电路的电压放大倍数在数值上相等，共基极电路输出电压和输入电压同相位。

（2）电流放大倍数。

输入/输出电流为                        I_I=-I_e，I_O=I_c

则电流放大倍数为

                                          （6.4.11）

称作三极管共基电流放大系数。由于小于且近似等于1，所以共基极电路没有电流放大作用。

（3）输入电阻。

                                          ，

                                          ，

                                         

故

                                      （6.4.12）

与共射极放大电路相比，其输入电阻减小到r_be/(1+β)。

（4）输出电阻。在图6-21的简化微变等效电路中，当忽略了三极管c、e之间的内阻r_ce时，则从集电极看进去三极管的输出电阻r′_o为无穷大。因此，共基电路的输出电阻r_o=R_C。如果考虑到r_ce的作用时，可以证明此时三极管的输出电阻（从集电极看进去）为

                                                 （6.4.13）

在共射接法时，三极管的输出电阻为r_ce。这表明共基极接法的三极管输出电阻是共射极接法时的（1+β）倍。

如果考虑并联电阻R_C，则共基极放大电路的输出电阻r_o为

                                            （6.4.14）

由于R′_o>>R_C，所以共基极放大电路的r_o仍近似为R_C。

6.4.3  三种基本放大电路的比较

共射电路同时具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，输入电阻和输出电阻值比较适中，所以，一般对输入、输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方常采用共射电路。因此，共射电路被广泛地用作低频电压放大电路的输入级、中间级和输出级。

共集电路的特点是电压跟随，这就是电压放大倍数接近于1而小于1，而且输入电阻很高，输出电阻很低，所以常被用作多级放大电路的输入级、输出级或作为隔离用的中间级。首先，可以利用它作为测量放大器的输入级，以减小对被测电路的影响，提高测量的精度。其次，如果放大电路输出端是一个变化的负载，那么为了在负载变化时保证放大电路的输出电压比较稳定，要求放大电路具有很低的输出电阻。此时，可以采用射级输出器作为放大电路的输出级。

共基电路的突出特点在于它有很低的输入电阻，使晶体管结电容的影响不显著，因而频率响应得到很大改善，所以这种接法常常用于宽频带放大器中。另外，由于输出电阻高，共基电路还可以作为恒流源。