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三极管基本放大电路的三种组态


除去信号的输入、输出端。另一端就是共极 三极管基本放大电路的三种组态 组态一:共射电路

组态二:共集电极电路 共集电极组态基本放大电路如图所示。

(1)直流分析

(2)交流分析

放大倍数/输入电阻/输出电阻

组态三:共基极放大电路 共基组态放大电路如图

交流、直流通路

微变等效电路 共基极组态基本放大电路的微变等效电路

性能指标

三种组态电路比较

放大电路的三种基本组态 2.6.1 共集电极放大电路

上图(a)是一个共集组态的单管放大电路,由上图(b)的等效电路可以看出,输入信号 与输出信号的公共端是三极管的集电极, 所以属于共集组态。 又由于输出信号从发射极引出, 因此这种电路也称为射极输出器。 下面对共集电极放大电路进行静态和动态分析。 一、静态工作点 根据上图(a)电路的基极回路可求得静态基极电流为

(2.6.1) 二、电流放大倍数 由上图(b)的等效电路可知 Ai= - (1+β) (2.6.4) 三、电压放大倍数 由上图(a)可得 Re’=Re//RL 由式(2.6.4)和(2.6.5)可知,共集电极放大电路的电流放大倍数大于 1,但电压 放大倍数恒小于 1,而接近于 1,且输出电压与输入电压同相,所以又称为射极跟随器。 四、输入电阻 由图 2.6.1(b)可得 Ri=rbe+(1+β)Re’ 由上式可见,射极输出器的输入电阻等于 rbe 和(1+β)R、e 相串连,因此输入电阻大大 提高了。由上式可见,发射极回路中的电阻 R、e 折合到基极回路,需乘(1+β)倍。 五、输出电阻 在上图(b)中,当输出端外加电压 U。,而 US=0 时,如暂不考虑 Re 的作用,可得下图。

由图可得

由上式可知,射极输出器的输出电阻等于基极回路的总电阻()除以(1+β),因此输出 电阻很低, 故带负载能力比较强。 由上式也可见, 基极回路的电阻折合到发射极, 需除以 (1 +β)。

2.6.2 共基极放大电路

上图(a)是共基极放大电路的原理性电路图。由图可见,发射极电源 VEE 的极性保证三 极管的发射结正向偏置,集电极电源 VCC 的极性保证集电结反向偏置,从而可以使三极管 工作在放大区,因输入信号与输出信号的公共端是基极,因此属于共基组态。 为了养活直流电源的种类,实际电路中一般一再另用一个发射极电源 VEE,而是采用如上 图 (b)的形式,将 VCC 在电阻 Rb1、Rb2 上分压得到的结果接到基极。当旁路电容 Cb 足够大时,可认为 Rb1 两端电压基本稳定。可以看出,此电压能够代表 VEE,保证发射结 正向偏置。

2.6.3 三种基本组态的比较 根据前面的分析,现对共射、共集和共基三种基本组态的性能特点进行比较,并列于表 2- 1 中。 上述三种接法的主要特点和应用,可以大致归纳如下: ①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,一般只要对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方,均常采用。因 此,共射电路被广泛地用作低频电压放大电路和输入级、中间级和输出级。 ②共集电路的特点是电压跟随,这就是电压放大倍数接近放大电路的三种基本组态

2.6.1 共集电极放大电路

上图(a)是一个共集组态的单管放大电路,由上图(b)的等效电路可以看出,输入信号 与输出信号的公共端是三极管的集电极, 所以属于共集组态。 又由于输出信号从发射极引出, 因此这种电路也称为射极输出器。 下面对共集电极放大电路进行静态和动态分析。 一、静态工作点 根据上图(a)电路的基极回路可求得静态基极电流为

(2.6.1) 二、电流放大倍数 由上图(b)的等效电路可知 Ai= - (1+β) (2.6.4) 三、电压放大倍数 由上图(a)可得

Re’=Re//RL 由式(2.6.4)和(2.6.5)可知,共集电极放大电路的电流放大倍数大于 1,但电压 放大倍数恒小于 1,而接近于 1,且输出电压与输入电压同相,所以又称为射极跟随器。 四、输入电阻 由图 2.6.1(b)可得 Ri=rbe+(1+β)Re’ 由上式可见,射极输出器的输入电阻等于 rbe 和(1+β)R、e 相串连,因此输入电阻大大 提高了。由上式可见,发射极回路中的电阻 R、e 折合到基极回路,需乘(1+β)倍。 五、输出电阻 在上图(b)中,当输出端外加电压 U。,而 US=0 时,如暂不考虑 Re 的作用,可得下图。

由图可得

由上式可知,射极输出器的输出电阻等于基极回路的总电阻()除以(1+β),因此输出 电阻很低, 故带负载能力比较强。 由上式也可见, 基极回路的电阻折合到发射极, 需除以 (1 +β)。

2.6.2 共基极放大电路

上图(a)是共基极放大电路的原理性电路图。由图可见,发射极电源 VEE 的极性保证三 极管的发射结正向偏置,集电极电源 VCC 的极性保证集电结反向偏置,从而可以使三极管 工作在放大区,因输入信号与输出信号的公共端是基极,因此属于共基组态。 为了养活直流电源的种类,实际电路中一般一再另用一个发射极电源 VEE,而是采用如上 图 (b)的形式,将 VCC 在电阻 Rb1、Rb2 上分压得到的结果接到基极。当旁路电容 Cb 足够大时,可认为 Rb1 两端电压基本稳定。可以看出,此电压能够代表 VEE,保证发射结 正向偏置。

2.6.3 三种基本组态的比较 根据前面的分析,现对共射、共集和共基三种基本组态的性能特点进行比较,并列于表 2- 1 中。 上述三种接法的主要特点和应用,可以大致归纳如下: ①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,一般只要对输入电阻、输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方,均常采用。因 此,共射电路被广泛地用作低频电压放大电路和输入级、中间级和输出级。 ②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,由于具有这些特点,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,可以利用它作为量测放大器的输入级,以减小对被测电路的影响,提高量测的精度。 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,要求放大电路具有委低的输出电阻。此时,可以采用射极输出器作为放大电 路的输出级。 ③共基电路的突出特点在于它具有很低的输入电阻, 使晶体管结电容的影响不显著, 因此频 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。

于 1 而小于 1,而且输入电阻很高、输出电阻很低,由于具有这些特点,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,可以利用它作为量测放大器的输入级,以减小对被测电路的影响,提高量测的精度。 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,要求放大电路具有委低的输出电阻。此时,可以采用射极输出器作为放大电 路的输出级。 ③共基电路的突出特点在于它具有很低的输入电阻, 使晶体管结电容的影响不显著, 因此频 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。


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