三极管的三种放大电路解析,放大电路的三种组态比较

放大电路在放大信号时,总有两个电极作为信号的输入端,同时也应有两个电极作为输出端。根据半导体三极管三个电极与输入、输出端子的连接方式,可归纳为三种:共发射极电路、共基极电路以及共集电极电路。图15-8 所示就是这三种电路的接法。
这三种电路的共同特点是,它们各有两个回路,其中一个是输入回路,另一个是输出回路,并且这两个回路有一个公共端,而公共端是对交流信号而言的。它们的区别在于:共发射极电路管子的发射极是公共端,信号从基极与发射极之间输入,而从集电极和发射极之间输出;共基极电路则以基极作为输入、输出端的公共端;共集电极电路则以集电极作为输入、输出的共公端,因为它的输出信号是从发射极引出的。所以又把共集电极放大电路称为 射极输出器。
在晶体三极管放大电路中,由于它与外部电源电压、信号电源及元件的组合不同,所以它的工作特性也不同。按照输入电路与输出电路的交流信号公共端的不同,可分为共基极、共发射极、共集电极三种基本放大电路。以下是晶体三极管基本放大电路的性能比较表:
三极管的三种放大电路: 共基极放大电路
共基极的放大电路,如图1所示,
图1 共基极放大电路
主要应用在高频放大或振荡电路,其低输入阻抗及高输出阻抗的特性也可作阻抗匹配用。电路特性归纳如下:
输入端(eb之间)为正向偏压,因此输入阻抗低(约20~200 )
输出端(cb之间)为反向偏压,因此输出阻抗高(约100k~1m )。
电流增益:
虽然ai小于1,但是rl / ri很大,因此电压增益相当高。
功率增益:
由于ai小于1,所以功率增益不大。
共发射极放大电路
共发射极的放大电路,如图2所示。
图2  共发射极放大电路
因具有电流与电压放大增益,所以广泛应用在放大器电路。其电路特性归纳如下:
输入与输出阻抗中等(ri约1k~5k ;ro约50k)。
电流增益:
电压增益:
负号表示输出信号与输入信号反相(相位差180°)。
功率增益:
功率增益在三种接法中最大。
共集电极放大电路
共集电极放大电路,如图3所示,
图3  共集电极放大电路
高输入阻抗及低输出阻抗的特性可作阻抗匹配用,以改善电压信号的负载效应。其电路特性归纳如下:
输入阻抗高(ri约20 k );输出阻抗低(ro约20 )。
电流增益:
电压增益:
电压增益等于1,表示射极的输出信号追随着基极的输入信号,所以共集极放大器又称为射极随耦器(emitter follower)。功率增益ap = ai × av≈β ,功率增益低。
三极管三种放大电路特性比较
共发射极放大电路偏压
图4 自给偏压方式
又称为基极偏压电路,最简单的偏压电路,稳定性差,容易受β值的变动影响,温度每升高10℃时,逆向饱和电流ico增加一倍。温度每升高1℃时,基射电压vbe减少2.5mv ,β随温度升高而增加(影响最大) 。
图5 带电流反馈的基极偏压方式
三极管发射极加上电流反馈电阻,特性有所改善,但还是不太稳定。
图6 分压式偏置电路
此为标准低频信号放大原理图电路,其r1(下拉电阻)及r2为三极管偏压电阻,为三极管基极提供必要偏置电流,r3为负载电阻,r4为电流反馈电阻(改善特性),c3为旁路电容,c1及c3为三极管输入及输出隔直流电容(直流电受到阻碍),信号放大值则为r3/r4倍数。设计上注意: 三极管ft值需高于信号放大值与工作频率相乘积,选择适当三极管集电极偏压、以避免大信号上下顶部失真,注意c1及c3的容量大小对低频信号(尤其是脉波)有影响。在r4并联一个c2,放大倍数就会变大。而在交流时c2将r4短路。
放大电路的三种组态比较: 放大电路的三种组态如何判别,怎么做三种组态比较,放大电路的三种组态有什么特点和用途。
1、三种组态的判别
以输入、输出信号的位置为判断依据:
信号由基极输入,集电极输出——共射极放大电路
信号由基极输入,发射极输出——共集电极放大电路
信号由发射极输入,集电极输出——共基极电路
2、三种组态的比较
3、三种组态的特点及用途
共射极放大电路:
电压和电流增益都大于1,输入电阻在三种组态中居中,输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下,作多级放大电路的中间级。
共集电极放大电路:
只有电流放大作用,没有电压放大,有电压跟随作用。在三种组态中,输入电阻最高,输出电阻最小,频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。
共基极放大电路:
只有电压放大作用,没有电流放大,有电流跟随作用,输入电阻小,输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好,常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合,模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。

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