晶体管的三种接法 静态工作点和交流性能计算问题
通过对单管共射放大电路的分析和计算，使得放大电路的组成原则更明确和具体了。放大的关键是发挥晶体管的控制作用。在共射电路中，晶体管的b-e为输入端，c-e为输出端，利用ib对ic的控制作用，实现了电流放大和电压放大。有没有其他的控制关系呢？比如，能不能用ib去控制ie？用ie去控制ic？用ic去控制ie？在实现这些控制的过程中，电路能不能得到功率的放大？我们先把这几种电流控制关系的示意图表示在下图中，以便分析和比较。图a是ib对ic的控制，是以e极为公共端，这就是前面介绍过的共射接法;图b是ib对ie的控制，以c极为公共端，称为共集接法;图c和图d是共基接法。下面我们分别分析后两种接法组成的放大电路。
共集放大电路
一。电路的组成
如前所述，电路要能放大，晶体管应工作在放大区，即ube》0，ubc《0，所以电源和电阻的设置要满足这些条件。其基本电路如图所示.vbb和rb及re相配合，给晶体管设置合适的基极电流;vcc提供了晶体管的集电极电流和输出电流。交流信号ui从基极输入，产生变化的基极电流ib，再通过晶体管得到了放大了的ie，而变化的ie流过电阻re得到了变化的电压，从发射极输出。对于交流信号来说，集电极是公共端，所以是共集放大电路。
二。 静态工作点的计算
我们介绍用等效电路的方法来计算电路的静态工作点。我们先画出原电路的直流通路，如图所示，然后再将晶体管用简化直流模型代替，得到如图所示的等效电路。
根据图可以列出方程求解。
输入回路 vbb=ibq*rb+uon+ieq*re=ibq*rb+uon+（1+贝塔）*ibq*re
ibq=（vbb-uon）/（rb+（1+贝塔）*re）
输出回路 icq=贝塔*ibq
uceq=vcc-ieq*re约=vcc-icq*re
这样就很方便地求出静态工作点的数值。
三。 交流性能的计算
如图为原电路的交流通路，图b是将图a的样子变了一下，使之成为共集的形式。图c是将图b中的晶体管用如图所示的简化h参数模型代替后的等效电路。根据如图所示的等效电路可算出au
au=uo/ui=（ie*re）/（ib*（rb+rbe）+ie*re）=（1+贝塔）*ib*re/（ib*（rb+rbe）+（1+贝塔）*ib*re）
=（1+贝塔）*re/（rb+rbe+（1+贝塔）*re）
我们发现：（1）au是正值。这说明uo和ui是同相的;（ 1）au是小于1的，但在（1+贝塔）*re比（rb+rbe）大得多的情况下，au将接近于1.虽然au略小于1，但它的输出电流ie比输入电流ib要大很多，因此这个电路仍有功率放大作用由于它的uo近似等于ui，二者同相，又因为是从发射极输出，所以也被称为射极输出电路，或称为射极跟随器。它的电压传输特性读者可自行画出。电路的输入电阻ri是
ri=ui/ii=ui/ib=（ib*（rb+rbe）+（1+贝塔）*ib*re）/ib
ri=rb+rbe+（1+贝塔）*re
可见共集电路的输入电阻与共射基本电路的输入电阻相比要大得多。输出电阻ro的计算方法同共射放大电路。我们令ui=0，在输出端加电压uo，通过io来求ro.此时的等效电路如图所示。从图中可以看到输出电阻ro可以看成是re和ro‘的并联。其中ro’是从re左边向左看进去的等效电阻。
ro‘=uo/（-ie）=uo/（-（1+贝塔）*ib）
由于uo是接在e-c之间的，rb+rbe也是接在e-c之间，且流过的电流是ib，按所设正方向uo=-（rb+rbe）*ib，故
ro’=（1/（1+贝塔））*（uo/-ib）=（1/（1+贝塔））*（rb+rbe）
因此
ro=re//（rb+rbe）/（1+贝塔）
从上式可以看出，由于发射极和基极之间有联系，ro不是等于re而是re和（rb+rbe）/（1+贝塔）的并联。当rb，rbe都比较小而贝塔比较大时，ro‘将要比re小得多。
例 1-6 如图所示电路中，vbb=7. 1v，vcc=1 1v，rb= 1 1k，re=5k，晶体管的rbb’=100，贝塔=50.试计算q点及au，ri和ro.
解：由前式可得 ibq=（7. 1-0.7）/（ 1 1+（50+1）*5）约=0.0 14ma
icq=1. 1ma，uceq=vcc-ieq*re约=6v
rbe=rbb‘+（1+贝塔）*ut/ieq约=1. 1k
au=（1+贝塔）*re/（rb+rbe+（1+贝塔）*re）=0.9 1
ri=rb+rbe+（1+贝塔）*re= 178. 1k
ro=re||（rb+rbe）/（1+贝塔）=410.
由于共集放大电路的输入电阻大，输出电阻小，所以常用来实现阻抗的转换。输入电阻大，可使流过信号的电流减小;输出电阻小，即带负载能力强;故常用于多级放大电路的输入级和输出级。
1.4. 1 共基放大电路
以共基接法组成的放大电路称为共基放大电路。电路组成原则如前，分析计算方法也如前，故在这里只做简单的介绍。基本放大电路如图所示.vee，vcc的极性保证晶体管处于放大状态，re是信号回路的电阻。静态工作点可利用直流模型及直流等效电路来计算，这里不再说明，主要介绍交流性能的计算。交流通路和h参数等效电路如图所示。根据图可得
au=uo/ui=-贝塔*ib*rc/-（ib*rbe+io*re）=贝塔*re/（rbe+（1+贝塔）*re）
ri=ui/ii=ui/-ie=（-ie*re-ib*rbe）/-ie=re+rbe/（1+贝塔）
ro=rc||ro’ ，而ro‘=uo/贝塔*ib |ui=0 = 无穷大。 因此
ro=rc
例 1-7 电路如图所示。设re=1k，rc=5k，晶体管的贝塔=50，rbe=1. 1k.试计算au，ri和ro的值。
解： 利用前式可求出
au=贝塔*rc/（rbe+（1+贝塔）*re）=4.8
ri=re+rbe/（1+贝塔）=1k
ro=rc=5k
根据上面的计算，共基电路有这几个特点：（1）当re=0时，电压放大倍数和共射放大电路rb=0时相同（绝对值均为 贝塔*rc/rbe），而且是正值，表明输出与输入信号同相。（ 1）输入电阻比共射电路的小。（3）输出电阻与共射电路一样。共基电路还有一个优点，它的频率响应好，在要求频率特性高的场合多采用共基电路。在如图所示的电路中，若与前图相比较，可见发射极和集电极是对调了。除了极个别的晶体管具有发射结和集电结对称的特点，因此可以实现正常的放大作用外，一般的晶体管在这种情况下，它的贝塔值很小，故放大作用很小甚至不能放大。至于另外以基极作为信号输出端的接法，由于得不到电流放大所以不被采用。
1.4.3 三种接法的比较
利用晶体管的三种接法可以组成三种基本的放大电路。它们的主要特点及应用大致归纳如下：
1. 共射电路具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，同时输入电阻和输出电阻适中。所以，在一般对输入电阻，输出电阻和频率响应没有特殊要求的地方，常被采用。例如低频电压放大电路的输入级，中间级或输出级。
1. 共集电路的特点是：输入电阻在三种基本电路中最大;输出电阻则最小;电压放大倍数是接近于1而小于1的正数，具有电压跟随的性质。由于具有这些特点，故应用很广泛。常用于放大电路的输入级，也常用于电路的功率输出级。
3. 共基电路的主要特点是输入电阻小，放大倍数和共射电路差不多，频率特性好。常用于宽频放大器.
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二。 静态工作点的计算
我们介绍用等效电路的方法来计算电路的静态工作点。我们先画出原电路的直流通路，如图所示，然后再将晶体管用简化直流模型代替，得到如图所示的等效电路。
根据图可以列出方程求解。
输入回路 vbb=ibq*rb+uon+ieq*re=ibq*rb+uon+（1+贝塔）*ibq*re
ibq=（vbb-uon）/（rb+（1+贝塔）*re）
输出回路 icq=贝塔*ibq
uceq=vcc-ieq*re约=vcc-icq*re
这样就很方便地求出静态工作点的数值。
三。 交流性能的计算
如图为原电路的交流通路，图b是将图a的样子变了一下，使之成为共集的形式。图c是将图b中的晶体管用如图所示的简化h参数模型代替后的等效电路。根据如图所示的等效电路可算出au
au=uo/ui=（ie*re）/（ib*（rb+rbe）+ie*re）=（1+贝塔）*ib*re/（ib*（rb+rbe）+（1+贝塔）*ib*re）
=（1+贝塔）*re/（rb+rbe+（1+贝塔）*re）
我们发现：（1）au是正值。这说明uo和ui是同相的;（ 1）au是小于1的，但在（1+贝塔）*re比（rb+rbe）大得多的情况下，au将接近于1.虽然au略小于1，但它的输出电流ie比输入电流ib要大很多，因此这个电路仍有功率放大作用由于它的uo近似等于ui，二者同相，又因为是从发射极输出，所以也被称为射极输出电路，或称为射极跟随器。它的电压传输特性读者可自行画出。电路的输入电阻ri是
ri=ui/ii=ui/ib=（ib*（rb+rbe）+（1+贝塔）*ib*re）/ib
ri=rb+rbe+（1+贝塔）*re
可见共集电路的输入电阻与共射基本电路的输入电阻相比要大得多。输出电阻ro的计算方法同共射放大电路。我们令ui=0，在输出端加电压uo，通过io来求ro.此时的等效电路如图所示。从图中可以看到输出电阻ro可以看成是re和ro‘的并联。其中ro’是从re左边向左看进去的等效电阻。
ro‘=uo/（-ie）=uo/（-（1+贝塔）*ib）
由于uo是接在e-c之间的，rb+rbe也是接在e-c之间，且流过的电流是ib，按所设正方向uo=-（rb+rbe）*ib，故
ro’=（1/（1+贝塔））*（uo/-ib）=（1/（1+贝塔））*（rb+rbe）
因此
ro=re//（rb+rbe）/（1+贝塔）
从上式可以看出，由于发射极和基极之间有联系，ro不是等于re而是re和（rb+rbe）/（1+贝塔）的并联。当rb，rbe都比较小而贝塔比较大时，ro‘将要比re小得多。
例 1-6 如图所示电路中，vbb=7. 1v，vcc=1 1v，rb= 1 1k，re=5k，晶体管的rbb’=100，贝塔=50.试计算q点及au，ri和ro.
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au=uo/ui=-贝塔*ib*rc/-（ib*rbe+io*re）=贝塔*re/（rbe+（1+贝塔）*re）
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au=贝塔*rc/（rbe+（1+贝塔）*re）=4.8
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ro=rc=5k
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1. 共集电路的特点是：输入电阻在三种基本电路中最大;输出电阻则最小;电压放大倍数是接近于1而小于1的正数，具有电压跟随的性质。由于具有这些特点，故应用很广泛。常用于放大电路的输入级，也常用于电路的功率输出级。
3. 共基电路的主要特点是输入电阻小，放大倍数和共射电路差不多，频率特性好。常用于宽频放大器.
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