共基放大器

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       对于公共基极放大器,输入被施加到发射极端子,而输出则从BJT晶体管的集电极端子获取。所述共基极放大是另一种类型的双极结型晶体管的,(BJT)配置,其中晶体管的基极端子是一个公共端子,以输入和输出信号,因此它的名字公共底座(CB)。与更流行的公共发射极(CE)或公共集电极(CC)配置相比,公共基极配置作为放大器的通用性较低,但由于其独特的输入/输出特性而仍在使用。

 

       对于要用作放大器的通用基本配置,输入信号被施加到发射极端子,而输出则从集电极端子获得。因此,发射极电流也是输入电流,集电极电流也是输出电流,但是由于晶体管是三层,两个pn结的器件,因此必须对其正确偏置才能使其用作公共基极放大器。那就是基极-发射极结是正向偏置的。

 

       考虑下面的基本公共基放大器配置。

 

       使用NPN晶体管的公共基极放大器

 

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       然后,从基本的公共基极配置可以看出,输入变量与发射极电流I E和基极-发射极电压V BE有关,而输出变量与集电极电流I C和集电极-基极电压V有关。CB。

 

       由于发射极电流I E也是输入电流,因此输入电流的任何变化都会在集电极电流I C中产生相应的变化。对于常见的基本放大器配置,电流增益A i表示为i OUT / i IN,其本身由公式I C / I E决定。CB配置的电流增益称为Alpha(  α  )。

 

       在BJT放大器中,当I E  = I B  + I C时,发射极电流始终大于集电极电流,因此,放大器的电流增益(α)必须小于一(单位),因为I C始终小于I E由I B的值决定。因此,CB放大器会衰减电流,典型的α值介于0.980至0.995之间。

 

       可以示出三个晶体管电流之间的电关系,以给出如图所示的α,α和β,β的表达式。

 

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       共基极放大器电流增益

 

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       因此,如果标准双极结型晶体管的Beta值为100,则Alpha值将为:100/101 = 0.99。

 

       共基极放大器电压增益

 

       由于公共基极放大器不能操作为电流放大器(A 我  ≅1),它必须因此具有作为电压放大器的操作能力。为共基极放大器的电压增益是V的比率OUT / V IN,即集电极电压V Ç到发射极电压V ë。换言之,V OUT = V Ç和V IN = V Ë。

 

       作为输出电压V OUT跨过集电极电阻开发的,- [R Ç,输出电压因此必须的函数予Ç从欧姆定律,V RC  = I C ^ * R Ç。因此,I E中的任何变化都将具有I C中的相应变化。

 

       然后我们可以说一个常见的基本放大器配置:

 

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       由于I C / I E为阿尔法,我们可以将放大器的电压增益表示为:

 

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       因此,电压增益或多或少等于集电极电阻与发射极电阻之比。但是,在基极和发射极端子之间的双极结型晶体管内只有一个pn二极管结,这引起了所谓的晶体管动态发射极电阻r'e。

 

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       对于交流输入信号,发射极二极管结具有有效的小信号电阻,公式为:r'e = 25mV / I E,其中25mV是pn结的热电压,而I E是发射极电流。因此,随着流经发射极的电流增加,发射极电阻将按比例减小。

 

       一些输入电流的流过在基座以及通过外部连接的发射极电阻器,该内部基极-发射极结的电阻- [R ë。为了进行小信号分析,这两个电阻相互并联。

 

       由于r'e的值很小,并且R E通常要大得多,通常在千欧(kΩ)范围内,因此放大器电压增益的幅度会随着发射极电流水平的不同而动态变化。

 

       因此,如果ř é  »r'e则公共基极放大器的真正电压增益将是:

 

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       因为电流增益近似等于一个作为余Ç  ≅我Ë,则电压增益公式简化为只:

 

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       因此,例如,如果有1mA电流流过发射极-基极结,则其动态阻抗将为25mV / 1mA =25Ω。对于10kΩ的集电极负载电阻,伏特增益A V为:10,000 / 25 = 400,流经结的电流越大,其动态电阻越低,电压增益越高。

 

       同样,负载电阻值越高,放大器的电压增益越大。但是,实际的普通基极放大器电路不太可能使用大于约20kΩ的负载电阻,典型的电压增益范围取决于R C的值在100到2000之间。注意,放大器的功率增益与电压增益大致相同。

 

       由于公共基极放大器的电压增益取决于两个电阻值的比值,因此可以得出结论,在发射极和集电极之间没有反相。因此,输入和输出波形彼此“同相”,表明公共基极放大器是同相放大器配置。

 

       共集电极放大器电阻增益

 

       普通基放大器电路的有趣特性之一是其输入和输出阻抗之比,这导致了所谓的放大器“ 电阻增益”,这是使放大成为可能的基本特性。上面我们已经看到,输入连接到发射极,而输出则连接到集电极。

 

       在输入和接地端子之间有两个可能的并联电阻路径。一个通过发射极电阻,R E接地,另一个通过r'e和基极端子接地。因此,我们可以说,将发射极的基极接地:Z IN  = R E || r'e。

 

       但是,由于动态发射极电阻r'e与R E(r'e≪R E)相比非常小,内部动态发射极电阻r'e主导了该方程,从而导致大约等于r'e的低输入阻抗

 

       因此,对于常见的基本配置,输入阻抗非常低,并且取决于连接到发射极端子的源阻抗R S的值,输入阻抗值的范围可以在10Ω至200Ω之间。公共基极放大器电路的低输入阻抗是其单级放大器应用受限的主要原因之一。

 

       但是,取决于用于控制电压增益的集电极电阻和所连接的外部负载电阻R L,CB放大器的输出阻抗可能很高。如果负载电阻跨过放大器输出端连接,它被有效地连接在与所述集电极电阻,然后平行ž OUT  = R Ç ||ř 大号。

 

       但是,如果R L与R C相比非常大,则发射极电阻将主导该方程式,从而导致一个中等输出阻抗近似等于R C,因此回看集电极端子的输出阻抗将很简单:Z OUT  = R C。

 

       由于回溯到集电极端子的放大器的输出阻抗可能非常大,因此公共基极电路的工作几乎就像理想电流源一样,它从低输入阻抗侧获取输入电流,然后将电流发送至高输出阻抗侧。因此,公共基极电路也称为电流缓冲器或电流跟随器。

 

       通用基础放大器摘要

 

       我们在本教程中看到了有关通用基放大器的信息,该放大器的电流增益(α)约为1(单位),但电压增益也可能非常高,典型值范围为100至2000以上,具体取决于集电极电阻R L的值。

 

       我们还看到,放大器电路的输入阻抗非常低,但是输出阻抗却可能非常高。我们还说过,公共基极放大器不会反相输入信号,因为它是同相放大器配置。

 

       由于其输入输出阻抗特性,该通用基放大器在音频和射频应用中非常有用,它可以用作电流缓冲器以使低阻抗源与高阻抗负载相匹配,也可以作为单级放大器用作音频放大器的一部分。级联或多级配置,其中一个放大器级用于驱动另一级。

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