【模拟电子技术Analog Electronics Technology 10】——放大电路的三种接法详解

写在前面：本博文是华南理工大学电子与信息学院《模拟电子技术》第八讲的课程笔记

1.共集接法

首先，我们来看看共集放大电路（所谓共集，就是输入输出回路公用三极管的集电极C）
我们的原始电路图是这样的：

首先，还是老一套，先进行支流分析：
有： $R_bI_{BQ} + U_{BEQ} + I_{EQ}R_e = V_{CC}$
即 $I_{BQ} = \frac{V_{CC} - U_{BEQ}}{R_b + (1 + βR_e)}$
然后， $I_{CQ} = βI_{BQ}$
$U_{CEQ} = V_{CC} - (1+β)R_eI_{BQ} ≈ V_{CC} - I_{CQ}R_e$

静态工作点Q分析完了，下面，我们要画出它的交流通路，及其微变等效电路，下面是博主总结出的画不同接法里面三极管的画法：首先，我们看下图中左边部分，我们一开始都把三极管先画成这样：（其中， $r_{be} = r_{bb'} + r_{b'e}$)

然后，我们看共什么极，就把那个集接地就行了

那么，最终我们画出的微变等效电路长这样：

1. 先求微变等效电路的参数： $r_{be} = r_{bb'} + r_{b'e} = \frac{U_T}{I_{CQ}}$
2. 下面求放大电路的指标：
   (1). 输入电阻 $R_i$：
   首先，我们第一眼可以看出，输出电阻是 $R_b$并联一个什么东西： $R_i = R_b // (...)$
   下面，我们就等效成求be端的等效电阻：等于be端的输入电压比输入电流： $R_{eq_{be}} = \frac{I_br_{be} + (1+β)(R_e // R_L)I_b}{I_b} = r_{be} + (1+β)(R_e // R_L)$
   因此，输入电阻 $R_i = R_b // (r_{be} + (1+β)(R_e // R_L))$
   (2). 放大倍数 $A_u$： $A_u = \frac{u_0}{u_i} = \frac{(1+β)I_b(R_e // R_L)}{I_br_{be} + I_b(1+β)(R_e // R_L)} = \frac{(1+β)(R_e // R_L)}{r_{be} + (1+β)(R_e // R_c)}$
   我们发现，共集接法的放大倍数接近于1，但始终小于1

共集接法的放大倍数接近1，说明它不能对电压进行放大，而通过输入输出回路的电流分析，它可以对电流进行放大

(3). 输出电阻 $R_0$：也就是先将 $R_L$断开，从 $R_L$端看进去的等效电阻：
首先，我们将 $u_i$置零，那么 $R_b$被短路，电路如下图所示：（这是电源无内阻的情况，实际上，电源的内阻是不应该被忽略的，这里为了简单起见忽略了内阻）

也就是要求从1.看进去的输入电阻，我们现在第一眼就能知道是 $R_e$跟什么东西并联
因此，我们现在就等效成先求从2.看进去的输入电阻：

根据定义式 = 端口电压 / 总电流
端电压 = $-r_{be}I_{b}$，总电流 = $(-1+β)I_b$，因此，2.看进去的等效电阻 = $\frac{-r_{be}I_b}{-(1+β)I_b}$
那么，输出电阻的表达式如下： $R_0 = R_e // \frac{r_{be}I_b}{(1+β)I_b} = R_e // \frac{r_{be}}{(1+β)}$

由于 $R_e$很大，那么并联之后的影响可以忽略，那么输出电阻就等于 $R_0 = \frac{r_{be}}{(1+β)}$(比较小），因此，我们知道：对于共集连接，它的带负载能力较强

2.共基接法

下面是共基接法的原始电路图：

As usual，我们也是从直流通路开始分析：（这里我们需要对电路的位置进行调整）

那么，下面我们开始计算静态工作点Q：
$I_{BQ} = \frac{\frac{R_2}{R_2 + R_3}V_{CC} - U_{CEQ}}{R_2 + (1 + β)R_1}$
$U_{CEQ} = V_{CC} - R_4I_{CQ} - R_1I_{EQ}$

下面，我们来画出它的交流通路，然后分析电路的一些指标

下面我们来计算它的一些指标：

1. 输入电阻 $R_i$：
   我们可以看出输入电阻是 $R_i$并联上一个什么东西： $R_i = R_1 // (...)$
   $R_i = R_1 // \frac{I_br_{be}}{(1+β)I_b} = R_1 // \frac{r_{be}}{1+β}$
2. 下面是放大倍数 $A_u$：
   $A_u = \frac{u_0}{u_i} = \frac{-βI_b(R4 // R_L)}{-I_br_{be}} = \frac{β(R_4 // R_L)}{r_{be}}$
3. 最后来看看输出电阻： $R_0 = R_4$

我们可以看到：共集接法的输入回路电流为 $I_e$，输出回路的电流为 $I_c$，因此无电流放大能力，但是又足够的电压放大能力

3.共射接法

这一部分请读者们参考我之前的博文，里面有详细的分析，这里不再赘述

下面记录一些应试小技巧，尤其对于多个三极管的组合电路，如何判断连接类型，正确地画出交流通路是解题的关键：

1. 如果三极管的基极在交流通路中直接接地了，那么就是共基接法。
2. 如果是从三极管的发射极(E极）引出的输出，那么就是共集接法。
3. 如果是从三极管的集电极（C极）引出的输出，那么就是共射接法。

4.三种接法的比较：

1. 共射接法既可以放大电压也可以放大电流，常作为低频信号的放大电路；
2. 共集接法——电压跟随（顾名思义就是电压基本不变，也就是只能放大电流不能放大电压），输入电阻最大，输出电阻最小；
3. 共基接法——电流跟随（顾名思义就是电流基本不变，也就是只能放大电压不能放大电流），常作为宽频带放大电路