【模拟电子技术基础】第2章基本放大电路（晶体管、场效应管放大电路及其派生电路）

5 晶体管单管放大电路的三种基本接法

5.1 基本共集放大电路

一、电路的组成

晶体管应工作在放大区，即 $u_{BE}>U_{on},u_{CE}\gg u_{BE}$ 。

基本共集放大电路中，晶体管输入回路加基极电源 $V_{BB}$ ，与 $R_b$ 、 $R_e$ 共同确定合适的基极静态电流；晶体管输出回路加集电极电源 $V_{CC}$ ，它提供集电极电流和输出电流。

直流通路中，电源 $V_{BB}$ 和 $V_{CC}$ 的负端接地；交流通路中，集电极是输入回路和输出回路的公共端。

交流信号 $u_i$ 输入时，产生动态的基极电流 $i_b$ 驮载在静态电流 $I_{BQ}$ 之上，通过晶体管得到放大了的射极电流 $i_E$ ，其交流分量 $i_e$ 在发射极电阻 $R_e$ 上产生交流电压即为输出电压 $u_o$ 。

由于发输出电压由发射极获得，故也称共集放大电路为射极输出器。

二、静态分析

直流通路回路方程

$V_{BB}=I_{BQ}R_b+U_{BEQ}+I_{EQ}R_e=I_{BQ}R_b+U_{BEQ}+(1+\beta)I_{BQ}R_e$

于是乎得到基极静态电流、发射极静态电流和管压降 $U_o<U_i$

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$I_{BQ}=\frac{V_{BB}-U_{BEQ}}{R_b+(1+\beta )R_e}$

$I_{EQ}=(1+\beta)I_{BQ}$

$U_{CEQ}=V_{CC}-I_{EQ}R_e$

三、动态分析

基本晶体管放大电路分析 - 知乎

根据电压放大倍数的定义，利用 $\dot{I_b}$ 对 $\dot{I_c}$ 的控制关系，可得出

$\dot{A_u}=\frac{\dot{U_o}}{\dot{U_i}}=\frac{I_eR_e}{I_b(R_b+r_{be})+I_eR_e}=\frac{(1+\beta)I_bR_e}{I_b(R_b+r_{be})+(1+\beta)I_bR_e}$

$\dot{A_u}=\frac{(1+\beta)R_e}{(R_b+r_{be})+(1+\beta)R_e}$

$\dot{A_u}$ 大于0且小于1，即 $\dot{U_o}$ 与 $\dot{U_i}$ 同相且 $U_o<U_i$ 。

$R_i=\frac{\dot{U_i}}{\dot{I_i}}=\frac{\dot{U_i}}{\dot{I_b}}=\frac{\dot{I_b}(R_b+r_{be})+\dot{I_e}R_e}{\dot{I_b}}$

$R_i=R_b+r_{be}+(1+\beta)R_e$

发射极电阻 $R_e$ 等效到基极回路时，将增大到 $(1+\beta)$ 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，可达几十千欧到几百千欧。

$R_o=R_e//\frac{R_b+r_{be}}{1+\beta}$

基极回路电阻 $R_b$ 等效到射极回路时，应减小到原来的 $1/(1+\beta)$ 。由于通常情况下， $R_e$ 取值较小， $r_{be}$ 也多在几百欧到几千欧，而 $\beta$ 至少几十倍，所以 $R_o$ 可以减小到几十欧。

5.2 基本共基放大电路

交流通路中，输入回路和输出回路的公共端为基极。

令 $\dot{U}=0$ ，发射极电位 $U_{EQ}=-U_{BE}$ ，集电极电位 $U_{CQ}=V_{CC}-I_{CQ}R_c$ ，可得静态工作点

$I_{EQ}=\frac {V_{BB}-U_{BEQ}}{R_e}$

$I_{BQ}=\frac {I_{EQ}}{1+\beta }$

$U_{CEQ}=U_{CQ}-U_{EQ}=V_{CC}-I_{CQ}R_c+U_{BEQ}$

$\dot{A_i}=\frac {\dot{U_o}}{\dot{U_i}}=\frac {\dot{I_c}R_c}{\dot{I_e}R_e+\dot{I_b}r_{be}}=\frac {\beta R_c}{r_{be}+(1+\beta)R_e}$

$\dot{R_i}=\frac {\dot{U_i}}{\dot{I_i}}=\frac {\dot{I_e}R_e+\dot{I_b}r_{be}}{\dot{I_e}}=R_e+\frac {r_{be}}{1+\beta}$

$R_o=R_c$

由于共基电路的输入回路电流为 $i_E$ ，而输出回路电流为 $i_C$ ，所以无电流放大能力。

共基放大电路的输出电压与输入电压同相；输入电阻较共射电路小；输出电阻与共射电路相当，均为 $R_c$ ，最大的优点是频带宽。

5.3 三种接法的比较

（1）共射电路既能放大电流又能放大电压。输入电阻居三种电路之中，输出电阻较大，频带较窄。常作为低频电压放大电路的单元电路。

（2）共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，并具有电压跟随的特点。常用于电压放大电路的输入级和输出级，在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。

（3）共基电路只能放大电压不能放大电流，具有电流跟随的特点；输入电阻小，电压放大倍数、输出电阻与共射电路相当，是三种接法中高频特性最好的电路。常作为宽频带放大电路。

6 场效应管放大电路

6.1 场效应管放大电路的三种接法

6.2 场效应管放大电流静态工作点的设置方法及其估算

一、基本共源放大电路

二、自给偏压电路

三、分压式偏置电路

6.3 场效应管放大电路的动态分析

一、场效应管的低频小信号等效模型

二、基本共源放大电路的动态分析

与共射放大电路类似，共源放大电路具有一定的电压放大能力，且输出电压与输入电压反向，只是共源电路比共射电路输入电阻大得多。

要提高共源电路的电压放大能力，最有效的方法是增大漏极静态电流 $I_{DQ}$ 以增大 $g_{m}$ 。

三、基本共漏放大电路的动态分析

7 基本放大电路的派生电路

7.1 复合管放大电路

一、复合管

（1）晶体管组成的复合管及其电流放大系数

（2）场效应管与晶体管组成的复合管及其跨导

（3）复合管的构成原则

二、复合管共射放大电路

三、复合管共源放大电路

四、复合管共基放大电路