2.7　放大電路的三種基本組態

在以上分析中，都是以共發射極接法的三極管放大電路作為例子，來討論放大電路的基本原理。然而，實際上對于三極管組成的放大電路而言，根據輸入信號與輸出信號公共端的不同，放大電路有三種基本的接法，或稱三種基本的組態，這就是共射組態、共集組態和共基組態。對于共射組態，前面已作了比較詳盡的分析，所以本節將介紹共集和共基接法的放大電路，然后對三種基本組態的特點和應用進行分析和比較。

2.7.1　共集電極放大電路

圖2.26所示為一個共集電極組態的三極管放大電路，由電路的交流通路可以看出，輸入信號與輸出信號的公共端是三極管的集電極，所以屬于共集組態。又由于輸出信號從發射極引出，故該電路也稱為射極輸出器。

下面對共集電極放大電路進行靜態和動態分析。

1.靜態分析

根據圖2.26所示電路的基極回路可求得靜態基極電流為

　　（2.35）

　　（2.36）

　　（2.37）

2.動態分析

根據圖2.26所示共集放大電路可畫出微變等效電路，如圖2.27所示。

由微變等效電路可得共集電極放大電路的電壓放大倍數為

　　（2.38）

其中。

歸納

由上式可見，Au表達式的分母總是大于其分子，則電壓放大倍數Au的數值恒小于1，所以射極輸出器沒有電壓放大作用。由于通常能夠滿足關系，因此，Au雖然小于1，但又接近于1，而且由Au表達式還可知，Au的值為正，說明Uo與Ui同相，且輸出電壓將跟隨輸入電壓而變化，所以射極輸出器又稱為射極跟隨器。

共集電極放大電路的輸入電阻，若不考慮基極電阻RB的作用，則共集放大電路的輸入電阻為

　　（2.39）

若考慮基極電阻RB的作用，則輸入電阻為

　　（2.40）

求共集電極放大電路的輸出電阻的等效電路如圖2.28所示，由圖可求得電路的輸出電阻為

　　（2.41）

其中。由上式可見，射極輸出器的輸出電阻比較低，一般為幾十歐姆至幾百歐姆，故射極輸出器帶負載的能力比較強。

【例2.5】　在圖2.26所示電路中，已知電源VCC=12V，三極管的β=100，電阻RS=20kΩ，RB=430kΩ，RE=7.5kΩ，RL=1.5kΩ。計算電路的電壓放大倍數和輸入電阻、輸出電阻。

解：（1）

電壓放大倍數：

（2）輸入電阻

（3）

輸出電阻

請用實驗來測試圖2.26所示電路的靜態工作點和動態指標（或用Multisim軟件仿真）。

3.特點和應用

射極輸出器具有輸入電阻大、輸出電阻小、電壓放大倍數小于1而接近于1、輸出電壓與輸入電壓相位同相等特點。雖然射極輸出器沒有電壓放大作用，但仍有電流和功率放大作用，所以射極輸出器的這些特點使它在電子電路中得到了廣泛應用。

歸納

射極輸出器可作為多級放大電路的輸入級。由于輸入電阻大可使輸入到放大電路的信號電壓基本上等于信號源電壓，因此常用在測量電壓的電子儀器中作為輸入級。

射極輸出器也可作為多級放大電路的輸出級。由于輸出電阻小提高了放大電路的帶負載能力，故常用于負載電阻較小和負載變動較大的放大電路的輸出級，因此在互補型功率放大電路中獲得廣泛應用。

射極輸出器還可作為多級放大電路的緩沖級。將射極輸出器接在兩級放大電路之間，利用輸入電阻大、輸出電阻小的特點，可作阻抗變換用，在兩級放大電路中間起緩沖作用。

2.7.2　共基極放大電路

圖2.29（a）所示為共基極放大電路的原理性電路圖。發射極電源VEE的極性保證三極管的發射結正向偏置，集電極電源VCC的極性保證集電結反向偏置，從而可以使三極管工作在放大區。由圖可見，輸入電壓加在三極管的發射極與基極之間，而輸出電壓從集電極與基極之間得到，因此輸入與輸出信號的公共端是基極，故此屬于共基組態，稱為共基極放大電路。為了減少直流電源的種類，實際電路中一般不再另用一個發射極電源VEE，而是采用如圖2.29（b）所示的形式，利用VCC在電阻RB1、RB2上分壓得到的電壓接到基極，提供給發射結回路，此電壓能夠代替VEE，保證發射結正向偏置。同時在RB2的兩端并聯一個大電容CB，該電容稱為基極旁路電容。

下面分析共基極放大電路的靜態工作和動態工作情況。

1.靜態分析

由圖2.29（b）不難看出，共基極電路的直流通路與工作點穩定電路的直流通路是一樣的，所以共基極電路的靜態工作點的計算與工作點穩定電路相同。

2.動態分析

共基極放大電路的微變等效電路如圖2.30所示。

由微變等效電路可得共基極放大電路的電壓放大倍數：

　　（2.42）

式（2.42）說明，共基極放大電路的輸出電壓和輸入電壓相位相同，這是與共發射極放大電路的不同之處，共基極放大電路也具有電壓放大作用。

要求共基極放大電路的輸入電阻時，首先求共基接法三極管的輸入電阻reb，由圖2.30所示，可得reb=Ui/（-Ie）=rbe/（1+β），它是共射接法時的（1+β）倍分之一，這是因為在相同的Ui時，共基接法的輸入電流比共射接法的輸入電流大（1+β）倍。這里體現了折算的概念，即將rbe從基極回路折算到射極回路時應除以（1+β）。

所以共基極放大電路的輸入電阻為

　　（2.43）

由圖2.29所示可求共基極放大電路的輸出電阻為Ro=RC。

【例2.6】　在圖2.29（b）所示共基極放大電路中，已知電源VCC=12V，三極管的β=50，電阻RC=5.1kΩ，RE=2kΩ，RB1=10kΩ，RB2=3kΩ，RL=5.1kΩ。試估算電路的靜態工作點以及電壓放大倍數和輸入電阻、輸出電阻。

解：（1），

UCEQ≈VCC-ICQ（RC+RE）=4.7V

（2），

電壓放大倍數：

（3）輸入電阻Ri=RE∥[rbe/（1+β）]≈0.03kΩ=30Ω

輸出電阻Ro=RC=5.1kΩ

請用實驗來測試圖2.29（b）所示電路的靜態工作點和動態指標（或用Multisim軟件仿真）。

2.7.3　三種基本組態的比較

根據以上對共發射極、共集電極和共基極三種基本組態的基本放大電路進行了分析，這三種基本組態又可以根據它們輸出電壓（電流）和輸入電壓（電流）之間的關系特征，分別歸類為反相電壓放大器、電壓跟隨器、電流跟隨器。共發射極電路的電壓、電流和功率放大倍數都比較大，因而應用比較廣泛，宜作多級放大電路的中間級；但在高頻或寬頻帶情況下，用共基極電路比較適合，因為它的頻率特性比較好；共集電極常被用作多級放大電路的輸入級、輸出級以及作中間緩沖級，主要利用它的輸入電阻大、輸出電阻小的特點。

思考題

1.共集電極放大電路又稱為什么？共集電極放大電路有什么特性使它成為有用的電路？

2.共基極放大電路有什么特點？其電流增益最大值為多少？