基本共集放大电路的组成、静态分析及动态分析

基本共集放大电路的放大倍数大于0小于1,且输入信号与输出信号同相,故常称为射击跟随器,它的输入电阻比共射极放大电路大得多,但是输出电阻比共发射极电路小的多,所以其具有输入电阻大、输出电阻小、带负载能力强的特点。
关键词:基本共集放大电路;
01电路的组成
根据放大电路的组成原则,晶体管应工作在放大区,即ube>uon, uce >=ube,所以在图1-1(a)所示基本共集放大电路中,晶体管的输入回路加基极电源vbb,它与rb、re共同确定合适的基极静态电流;晶体管的输出回路加集电极电源vcc,它提供集电极电流和输出电流。共集放大电路的直流通路如图1-1(b)所示,电源vbb和vcc的负端接地;交流通路如图1-1(c)所示,集电极是输入回路和输出回路的公共端。
图1-1 基本共集放大电路
交流信号ui输入时,产生的动态的基极电流ib,驼载在静态电流ibq之上,通过晶体管得到放大了的发射极电流ie,其交流分类ie在发射极电阻re上产生的交流电压即为输出电压uo,由于输出电压由发射极获得,故也称为共集放大电路为射极输出器。
02静态分析
静态电路如图2-1所示:
图2-1 静态电路
如图2-1所示的直流通路中,输入回路的方程为:
即可得到基极静态电流ibq、发射极静态电流ieq和管压降uceq:
03动态分析
交流电路如图3-1所示:
图3-1 交流通路
用h参数将3-1所示交流通路等效便可得到共集放大电路的交流等效电路,如图3-2所示:
图 3-2 基本共集放大电路的交流等效电路
根据电压放大倍数的定义,利用基极电流ib和集电极电流ic的控制关系,可以得出放大倍数au的表达式为:
式(1.3)表明,au大于0且小于1,即uo和ui同相且uo>rb+rbe时,au=1,即uo≈ui,所以称共集放大电路为射极跟随器。虽然放大倍数au<1,电路无电压放大能力,但是输出电流ie远大于输入电流ib,所以电路仍有功率放大作用。
根据输入电阻ri的物理意义能够得出输入电阻ri的表达式:
可见,发射极电阻re等效到基极回路时,将增大到(1+β)倍,因此共集放大电路的输入电阻比共射放大电路的输入电阻大得多。
为了计算输出电阻ro,令输入信号为零,在输出端加正弦波电压uo,求出因其产生的电流io,则输出电阻ro=uo/io,如图3-3所示:
图3-3 基本共集放大电路输出电阻的求解电路图
在图3-3中,输出电流io由两部分组成,一部分是输出电压uo在发射极电阻re上产生的电流ire,另一部分是uo由于作用晶体管的基极回路产生的基极电流ib从而获得的ie,它们的求值为:
所以输出电阻的表达式为:
可见,基极回路电阻rb等效到射极回路时,应减小到原来到的1/(1+ꞵ)。由于通常情况下,re取值较小,rbe也多在几百欧到几千欧,而β至少几十倍,所以ro可小到几十欧姆。
因为共集放大电路输入电阻大、输出电阻小,因而从信号源索取的电流小而且带负载能力强,所以常用于多级放大电路的输入级和输出级;也可用它连接两电路,减少电路直接相连所带来的影响,起到缓冲的作用。

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