三極管三種基本放大電路:共射、共集、共基放大電路

文章目錄

  • 一、共集放大電路
    • 1.靜態分析
    • 2.動態分析
  • 二、共基放大電路
    • 1.靜態分析
    • 2.動態分析
  • 總結


如何判斷共射、共集、共基放大電路?
電路的輸入回路與輸出回路以發射極為公共端的電路稱為共射放大電路。
電路的輸入回路與輸出回路以集電極為公共端的電路稱為共集放大電路。
電路的輸入回路與輸出回路以基極為公共端的電路稱為共基放大電路。
主要分析基本放大電路的靜態以及動態參數,根據需求合理選用相關電路。共射放大電路可看《三極管基本放大電路靜態及動態參數計算)》,該篇主要介紹共集和共基放大電路。

一、共集放大電路

在這里插入圖片描述(a)共集放大電路(b)直流回路(c)交流回路(a)共集放大電路 (b)直流回路 (c)交流回路a)共集放大電路(b)直流回路(c)交流回路

交流信號ui輸入時,產生動態的基極電流ib,疊加在靜態電流IBE上,通過三極管得到放大的ie,ie在發射極電阻Re產生的交流電壓即為輸出電壓uo。因輸出電壓由發射極獲得,故稱為射極輸出器。

1.靜態分析

根據直流回路:
VBB=IBQRb+UBEQ+IEQRe=IBQRb+UBEQ+(1+β)IBQRe{V_{BB}}={I_{BQ}}{R_b}+{U_{BEQ}}+{I_{EQ}}{R_e}={I_{BQ}}{R_b}+{U_{BEQ}}+(1+β){I_{BQ}}{R_e}VBB?=IBQ?Rb?+UBEQ?+IEQ?Re?=IBQ?Rb?+UBEQ?+(1+β)IBQ?Re?
IBQ=VBB?UBEQRb+(1+β)ReI_{BQ} = \frac{V_{BB} - U_{BEQ}}{{R_b}+(1+β){R_e}}IBQ?=Rb?+(1+β)Re?VBB??UBEQ??
ICQ=(β+1)IBQI_{CQ} = (\beta+1) I_{BQ}ICQ?=(β+1)IBQ?
UCEQ=VCC?IEQRcU_{CEQ} = V_{CC} - I_{EQ}R_{c} UCEQ?=VCC??IEQ?Rc?

2.動態分析

用h參數等效模型得到交流回路等效電路
在這里插入圖片描述
(1)電壓放大倍數Au
Au=UoUi=IeReIb(Rb+rbe)+IeRe=(1+β)IbReIb(Rb+rbe)+(1+β)IbReA_u = \frac{U_{o}}{U_i} = \frac{I_eR_e}{I_{b}{(R_{b}+r_{be})+{I_eR_e}}} = \frac{(1+β)I_bR_e}{I_{b}{(R_{b}+r_{be})+{(1+β)I_bR_e}}} Au?=Ui?Uo??=Ib?(Rb?+rbe?)+Ie?Re?Ie?Re??=Ib?(Rb?+rbe?)+(1+β)Ib?Re?(1+β)Ib?Re??
Au=(1+β)ReRb+rbe+(1+β)ReA_u= \frac{(1+β)R_e}{{R_{b}+r_{be}+{(1+β)R_e}}} Au?=Rb?+rbe?+(1+β)Re?(1+β)Re??

0<Au<1,Uo與Ui同相,當(1+β)Re>>Rb+rbe,Au≈1,Uo≈Ui,電壓無放大能力但電流被放大了,電路具有功率放大作用。

(2)輸入電阻Ri
Ri=UiIi=UiIb=(Re+rbe)Ib+IeReIb=Rb+rbe+(1+β)ReR_i=\frac{U_{i}}{I_i}=\frac{U_{i}}{I_b}= \frac{(R_e+r_{be})I_b+I_eR_e}{I_{b}}= {R_b+r_{be}+(1+β)R_e}Ri?=Ii?Ui??=Ib?Ui??=Ib?(Re?+rbe?)Ib?+Ie?Re??=Rb?+rbe?+(1+β)Re?
發射極電阻Re等效到基極回路,增大到(1+β)倍,輸入電阻大。

(3)輸出電阻Ro,外加電源法求解
在這里插入圖片描述
Ib=UoRb+rbeI_b= \frac{U_o}{R_{b}+r_{be}} Ib?=Rb?+rbe?Uo??
Ie=(1+β)UoRb+rbeI_e= (1+β)\frac{U_o}{R_{b}+r_{be}} Ie?=(1+β)Rb?+rbe?Uo??
Io=IRe+IeI_o= I_{Re}+I_e Io?=IRe?+Ie?
Ro=UoIo=UoUoRe+(1+β)UoRe+rbe=11Re+(1+β)1Re+rbe=R_o=\frac{U_o}{I_o}=\frac{U_o}{\frac{U_o}{R_e}+(1+β)\frac{U_o}{R_e+r_{be}}}= \frac{1}{\frac{1}{R_e}+(1+β)\frac{1}{R_e+r_{be}}}=Ro?=Io?Uo??=Re?Uo??+(1+β)Re?+rbe?Uo??Uo??=Re?1?+(1+β)Re?+rbe?1?1?=
Ro=Re//Re+rbe1+βR_o = R_e//\frac{R_e+r_{be}}{1+β}Ro?=Re?//1+βRe?+rbe??
基極電阻Rb等效到射極回路,減小到1/(1+β)倍。若Re取值較小,rbe為幾百~幾千Ω,故輸出電阻小。

共集放大電路只放大電流不放大電壓,輸入電阻大、輸出電阻小,帶負載能力強,常用于多級放大電路的輸入級和輸出級。可用其連接兩電路,減少電路間直接相連所帶來的影響,起緩沖作用。

二、共基放大電路

1.靜態分析

在這里插入圖片描述
根據直流回路:
IEQ=VBB?UBEQReI_{EQ} = \frac{V_{BB} - U_{BEQ}}{{R_e}}IEQ?=Re?VBB??UBEQ??
IBQ=IEQ1+βI_{BQ} = \frac{I_{EQ} }{{1+β}}IBQ?=1+βIEQ??
UCEQ=UCQ?UEQ=VCC?ICQRc+UBEQU_{CEQ} = U_{CQ} -U_{EQ}=V_{CC}-I_{CQ}R_{c}+U_{BEQ}UCEQ?=UCQ??UEQ?=VCC??ICQ?Rc?+UBEQ?

2.動態分析

在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述

(1)電壓放大倍數Au
Au=UoUi=IcRcIbrbe+IeRe=βRcrbe+(1+β)ReA_u = \frac{U_{o}}{U_i} = \frac{I_cR_c}{I_{b}{r_{be}+{I_eR_e}}} = \frac{βR_c}{{r_{be}+{(1+β)R_e}}} Au?=Ui?Uo??=Ib?rbe?+Ie?Re?Ic?Rc??=rbe?+(1+β)Re?βRc??

(2)輸入電阻Ri
Ri=UiIi=UiIe=rbeIb+IeReIe=Re+rbe1+βR_i=\frac{U_{i}}{I_i}=\frac{U_{i}}{I_e}= \frac{r_{be}I_b+I_eR_e}{I_{e}}= {R_e+\frac{r_{be}}{1+β} }Ri?=Ii?Ui??=Ie?Ui??=Ie?rbe?Ib?+Ie?Re??=Re?+1+βrbe??

(3)輸出電阻Ro
Ro=RcR_o = R_cRo?=Rc?

共基電路的輸入回路電流為iE,而輸出回路電流為iC,故無電流放大能力。選擇合適的Re和Rc,可實現電壓放大,從而實現功率放大。共基放大電路的輸出電壓與輸入電壓同相。

總結

1.共射放大電路可放大電壓與電流,輸入電阻介于共基和共射之間,輸出電阻較大,頻帶較窄,常作為低頻電壓放大電路的單元電路。
2.共集放大電路只能放大電流,不能放大電壓,輸入電阻最大,輸出電阻最小,具有電壓跟隨的特點。常用于電壓放大電路的輸入級和輸出級,在功率放大電路中常采用射極輸出的形式。
3.共基放大電路只能放大電壓不能放大電流,輸入電阻小,電壓放大倍數、輸出電阻與共射電路差不多,具有電流跟隨的特點。該電路高頻特性好,適用于寬頻帶放大電路。


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