2.7　放大电路的三种基本组态

在以上分析中，都是以共发射极接法的三极管放大电路作为例子，来讨论放大电路的基本原理。然而，实际上对于三极管组成的放大电路而言，根据输入信号与输出信号公共端的不同，放大电路有三种基本的接法，或称三种基本的组态，这就是共射组态、共集组态和共基组态。对于共射组态，前面已作了比较详尽的分析，所以本节将介绍共集和共基接法的放大电路，然后对三种基本组态的特点和应用进行分析和比较。

2.7.1　共集电极放大电路

图2.26所示为一个共集电极组态的三极管放大电路，由电路的交流通路可以看出，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，故该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。

1.静态分析

根据图2.26所示电路的基极回路可求得静态基极电流为

　　（2.35）

　　（2.36）

　　（2.37）

2.动态分析

根据图2.26所示共集放大电路可画出微变等效电路，如图2.27所示。

由微变等效电路可得共集电极放大电路的电压放大倍数为

　　（2.38）

其中。

归纳

由上式可见，Au表达式的分母总是大于其分子，则电压放大倍数Au的数值恒小于1，所以射极输出器没有电压放大作用。由于通常能够满足关系，因此，Au虽然小于1，但又接近于1，而且由Au表达式还可知，Au的值为正，说明Uo与Ui同相，且输出电压将跟随输入电压而变化，所以射极输出器又称为射极跟随器。

共集电极放大电路的输入电阻，若不考虑基极电阻RB的作用，则共集放大电路的输入电阻为

　　（2.39）

若考虑基极电阻RB的作用，则输入电阻为

　　（2.40）

求共集电极放大电路的输出电阻的等效电路如图2.28所示，由图可求得电路的输出电阻为

　　（2.41）

其中。由上式可见，射极输出器的输出电阻比较低，一般为几十欧姆至几百欧姆，故射极输出器带负载的能力比较强。

【例2.5】　在图2.26所示电路中，已知电源VCC=12V，三极管的β=100，电阻RS=20kΩ，RB=430kΩ，RE=7.5kΩ，RL=1.5kΩ。计算电路的电压放大倍数和输入电阻、输出电阻。

解：（1）

电压放大倍数：

（2）输入电阻

（3）

输出电阻

请用实验来测试图2.26所示电路的静态工作点和动态指标（或用Multisim软件仿真）。

3.特点和应用

射极输出器具有输入电阻大、输出电阻小、电压放大倍数小于1而接近于1、输出电压与输入电压相位同相等特点。虽然射极输出器没有电压放大作用，但仍有电流和功率放大作用，所以射极输出器的这些特点使它在电子电路中得到了广泛应用。

归纳

射极输出器可作为多级放大电路的输入级。由于输入电阻大可使输入到放大电路的信号电压基本上等于信号源电压，因此常用在测量电压的电子仪器中作为输入级。

射极输出器也可作为多级放大电路的输出级。由于输出电阻小提高了放大电路的带负载能力，故常用于负载电阻较小和负载变动较大的放大电路的输出级，因此在互补型功率放大电路中获得广泛应用。

射极输出器还可作为多级放大电路的缓冲级。将射极输出器接在两级放大电路之间，利用输入电阻大、输出电阻小的特点，可作阻抗变换用，在两级放大电路中间起缓冲作用。

2.7.2　共基极放大电路

图2.29（a）所示为共基极放大电路的原理性电路图。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。由图可见，输入电压加在三极管的发射极与基极之间，而输出电压从集电极与基极之间得到，因此输入与输出信号的公共端是基极，故此属于共基组态，称为共基极放大电路。为了减少直流电源的种类，实际电路中一般不再另用一个发射极电源VEE，而是采用如图2.29（b）所示的形式，利用VCC在电阻RB1、RB2上分压得到的电压接到基极，提供给发射结回路，此电压能够代替VEE，保证发射结正向偏置。同时在RB2的两端并联一个大电容CB，该电容称为基极旁路电容。

下面分析共基极放大电路的静态工作和动态工作情况。

1.静态分析

由图2.29（b）不难看出，共基极电路的直流通路与工作点稳定电路的直流通路是一样的，所以共基极电路的静态工作点的计算与工作点稳定电路相同。

2.动态分析

共基极放大电路的微变等效电路如图2.30所示。

由微变等效电路可得共基极放大电路的电压放大倍数：

　　（2.42）

式（2.42）说明，共基极放大电路的输出电压和输入电压相位相同，这是与共发射极放大电路的不同之处，共基极放大电路也具有电压放大作用。

要求共基极放大电路的输入电阻时，首先求共基接法三极管的输入电阻reb，由图2.30所示，可得reb=Ui/（-Ie）=rbe/（1+β），它是共射接法时的（1+β）倍分之一，这是因为在相同的Ui时，共基接法的输入电流比共射接法的输入电流大（1+β）倍。这里体现了折算的概念，即将rbe从基极回路折算到射极回路时应除以（1+β）。

所以共基极放大电路的输入电阻为

　　（2.43）

由图2.29所示可求共基极放大电路的输出电阻为Ro=RC。

【例2.6】　在图2.29（b）所示共基极放大电路中，已知电源VCC=12V，三极管的β=50，电阻RC=5.1kΩ，RE=2kΩ，RB1=10kΩ，RB2=3kΩ，RL=5.1kΩ。试估算电路的静态工作点以及电压放大倍数和输入电阻、输出电阻。

解：（1），

UCEQ≈VCC-ICQ（RC+RE）=4.7V

（2），

电压放大倍数：

（3）输入电阻Ri=RE∥[rbe/（1+β）]≈0.03kΩ=30Ω

输出电阻Ro=RC=5.1kΩ

请用实验来测试图2.29（b）所示电路的静态工作点和动态指标（或用Multisim软件仿真）。

2.7.3　三种基本组态的比较

根据以上对共发射极、共集电极和共基极三种基本组态的基本放大电路进行了分析，这三种基本组态又可以根据它们输出电压（电流）和输入电压（电流）之间的关系特征，分别归类为反相电压放大器、电压跟随器、电流跟随器。共发射极电路的电压、电流和功率放大倍数都比较大，因而应用比较广泛，宜作多级放大电路的中间级；但在高频或宽频带情况下，用共基极电路比较适合，因为它的频率特性比较好；共集电极常被用作多级放大电路的输入级、输出级以及作中间缓冲级，主要利用它的输入电阻大、输出电阻小的特点。

思考题

1.共集电极放大电路又称为什么？共集电极放大电路有什么特性使它成为有用的电路？

2.共基极放大电路有什么特点？其电流增益最大值为多少？