三極管單級(jí)放大器

雙極性三極管有三種不同組態(tài)，與之相對(duì)應(yīng)，三級(jí)管放大器也分為三種，分別是共發(fā)射極放大器、共集電極放大器和共基極放大器，如1圖所示。

圖1a為共射放大器，待放大信號(hào)ui由三極管的基極輸入，被放大后的信號(hào)uo由集電極輸出，基極與發(fā)射極構(gòu)成輸入回路，集電極與發(fā)射極構(gòu)成輸出回路，可見(jiàn)發(fā)射極是輸入、輸出回路的公共端，所以稱(chēng)為共發(fā)射極放大器，簡(jiǎn)稱(chēng)共射放大器。此電路的工作特點(diǎn)是，既能放大信號(hào)的電壓又能放大信號(hào)的電流，而且輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相；輸入電阻與輸出電阻阻值適中。一般為幾千歐，電壓放大倍數(shù)一般在幾十。幾百倍，可用于電壓信號(hào)的放大，常被用作多級(jí)放大器的中間級(jí)。

圖1b稱(chēng)為共集放大器，ui由基極輸入。uo由發(fā)射極輸出，集電極是輸入和輸出回路的公共端，所以稱(chēng)為共集電極放大器，簡(jiǎn)稱(chēng)共集放大器，也稱(chēng)為射極跟隨器。此電路的工作特點(diǎn)是能放大信號(hào)的電流不能放大信號(hào)的電壓，電壓放大倍數(shù)約為1，而且輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相；輸入電阻阻值較大，一般為幾十千歐，輸出電阻阻值很小，一般為幾十歐。常被用作放多級(jí)放大器的輸入級(jí)（從信號(hào)源獲取信號(hào)的能力強(qiáng)）、輸出級(jí)（帶負(fù)載能力強(qiáng)）和緩沖級(jí)（實(shí)現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換）。

圖1c為共基放大器。ui由發(fā)射極輸入，uo由集電極輸出，基極是輸入和輸出回路的公共端，所以稱(chēng)為共基極電路，簡(jiǎn)稱(chēng)共基放大器。此結(jié)構(gòu)電路的工作特點(diǎn)是能放大信號(hào)的電壓不能放大信號(hào)的電流，而且輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相。輸入電阻阻值很小，一般為十幾～幾十歐，輸出電阻阻值適中，一般為幾千歐。常用在高頻信號(hào)電壓放大電路，和振蕩器中。

三極管單級(jí)放大電路識(shí)圖技巧

三極管單級(jí)放大電路在電子電路中是應(yīng)用最多的單元電路。三極管單級(jí)放大電路有共基極放大器、共發(fā)射極放大器、共集電極放大器3 種。

方法與技巧

區(qū)別這3 種放大器的最簡(jiǎn)單方法就是查看放大管的交流接地引腳，就可以確認(rèn)放大器的種類(lèi)，比如，放大管的發(fā)射極交流接地，則該放大器就是共發(fā)射極放大器。

1.共發(fā)射極放大器

共發(fā)射極放大器是應(yīng)用最廣泛的放大器。所謂的共發(fā)射極放大器就是信號(hào)輸入和信號(hào)輸出都要依靠發(fā)射極完成的放大器。圖6-1所示是一種典型的共發(fā)射極放大器。在該放大器內(nèi)，VT 是放大管，C1 是輸入信號(hào)耦合電容，C2 是輸出信號(hào)耦合電容，R1、R2 是VT 基極的直流偏置電阻，R3 是VT 的集電極負(fù)載電阻，VCC 是供電電壓，Ui 是輸入信號(hào)，Uo 是輸出信號(hào)。

圖6-1　共發(fā)射極放大器及信號(hào)波形

（1）直流偏置

供電電壓VCC 通過(guò)R1、R2 分壓后，加到VT 的基極，為基極提供直流偏置電壓，基極電壓Ub≈VCCR2 /（R1 + R2）。流過(guò)R1 的電流分兩路到地：一路通過(guò)R2 到地，另一路通過(guò)VT 的發(fā)射結(jié)到地。

（2）信號(hào)放大過(guò)程

輸入信號(hào)Ui 經(jīng)C1 耦合到VT 的基極，使VT 的基極電流Ib 隨Ui 變化而變化，致使VT 的集電極電流Ic 隨之變化，并且變化量為βIb。Ic 在R3 兩端產(chǎn)生隨之變化的壓降U3，而VCC 減去U3 就是VT 的集電極電壓Uc。因此，Uc 與Ui 的相位相反，也就是說(shuō)，該放大器屬于倒相放大器。Uc 經(jīng)C2 耦合后得到交流輸出信號(hào)Uo。

通過(guò)以上分析可知，共發(fā)射極放大器不僅有電流放大功能，而且還有電壓放大功能。

2.共集電極放大器

共集電極放大器也是應(yīng)用十分廣泛的一種放大器。圖6-2所示是一種典型的共集電極放大器。在該放大器內(nèi)，VT 是放大管，C1 是輸入信號(hào)耦合電容，C2 是輸出信號(hào)耦合電容，R1 是VT 基極的直流偏置電阻，R2 是VT 的發(fā)射極電阻，VCC 是供電電壓，Ui 是輸入信號(hào)，Uo 是輸出信號(hào)。

圖6-2　共集電極放大器及信號(hào)波形

提示

前面我們?cè)榻B過(guò)，放大器哪個(gè)極交流接地，該放大器就屬于哪類(lèi)放大器，有的讀者可能要問(wèn)，圖6-2 中的VT 的集電極并未接地，它怎么就是共集電極放大器呢？這是因?yàn)?a target="_blank">電源VCC 的內(nèi)阻較小，并且電源兩端都會(huì)接有大容量的濾波電容，所以電源在交流狀態(tài)下相當(dāng)于短路。因此，VT 的集電極是通過(guò)電源VCC 及其濾波電容接地的。

（1）直流偏置

電源電壓VCC 通過(guò)R1 限流加到VT 的基極，為基極提供直流偏置電壓。基極電流Ib≈（VCC-Ube）/［R1+（1+β）R2］，基極電流回路是：VCC→R1→VT 的發(fā)射結(jié)→R2→地。

（2）信號(hào)放大

輸入信號(hào)Ui 經(jīng)C1 耦合到VT 的基極，使VT 的基極電流Ib 隨Ui 變化而變化，致使VT 的發(fā)射極電流Ie 隨之變化，并且變化量為（1 + β）Ib。Ie 在R2 兩端產(chǎn)生隨之變化的壓降U2。U2 經(jīng)C2 耦合后得到交流輸出信號(hào)Uo。由于Uo 與Ui 的相位相同，所以該放大器也叫射極跟隨放大器，簡(jiǎn)稱(chēng)射極跟隨器。

通過(guò)以上分析可知，共集電極放大器的輸入信號(hào)Ui 是從放大器的基極、發(fā)射極之間輸入的，輸出信號(hào)Uo 取自發(fā)射極。由于U2 等于Ub?0.6V，所以該放大器僅有電流放大功能，而沒(méi)有電壓放大功能。

提示

由于共集電極放大器具有輸入阻抗高、輸出阻抗低的優(yōu)點(diǎn)，所以在多級(jí)放大電路中，通常利用共集電極放大器將前級(jí)和后級(jí)放大器進(jìn)行隔離，由它對(duì)信號(hào)進(jìn)行緩沖放大，以免前、后級(jí)放大器互相影響。又因共集電極放大器具有電流放大功能，所以不僅串聯(lián)穩(wěn)壓電源采用此類(lèi)放大器，而且有的多級(jí)放大電路的末級(jí)放大器也采用此類(lèi)放大器。

3.共基極放大器

共基極放大器的應(yīng)用較前兩種放大器要少得多。圖6-3所示是一種典型的共基極放大器。在該放大器內(nèi)，VT 是放大管，C1 是輸入信號(hào)耦合電容，C2 是輸出信號(hào)耦合電容，C3 是基極的交流接地電容，R1、R2 是VT 基極的直流偏置電阻，R3 是VT 的集電極負(fù)載電阻，R4是VT 的發(fā)射極電阻，VCC 是供電電壓，Ui 是輸入信號(hào)，Uo 是輸出信號(hào)。

圖6-3　共基極放大器及信號(hào)波形

（1）直流偏置

電源電壓VCC 不僅通過(guò)R3 加到VT 的集電極，為它供電，而且通過(guò)R1、R2 分壓后，加到VT 的基極，為基極提供直流偏置電壓，Ub≈VCCR2/（R1+R2）。流過(guò)R1 的電流分兩路到地：一路是通過(guò)R2 到地，另一路是通過(guò)VT 的發(fā)射結(jié)、R4 到地。

（2）信號(hào)放大

輸入信號(hào)Ui 經(jīng)C1 耦合到VT 的發(fā)射極，使VT 的發(fā)射極電流Ie 隨Ui 變化而變化，致使VT 的集電極電流Ic 隨之變化。Ic 在R3 兩端產(chǎn)生隨之變化的壓降U3，而VCC 減去U3 就是VT 的集電極電壓Uc。因?yàn)閁c 與Ui 同步變化，所以相位相同。Uc 經(jīng)C2 耦合后得到交流輸出信號(hào)Uo。

提示

共基極放大器具有高頻特性好的優(yōu)點(diǎn)，但也存在輸入阻抗小和輸出阻抗大的缺點(diǎn)。因此，該放大器主要應(yīng)用在高頻信號(hào)放大電路。