三极管共集电极放大电路和共基极放大电路详解
三极管工作原理(详解)
不设置正确的静态：
输出电压必然失真！
设置合适的静态工作点，主要是为了解决失真问题； 但Q点将影响所有动态参数！
4.2.3 两种实用放大电路
1.直接耦合放大电路
将两个电源 问题： 合二为一 静态时，U BEQ U Rb1 1、两种电源 2、信号源与放大电路不“共地” 动态时， uBE＝uI＋URb1 共地，且要使信号 驮载在静态之上
晶体管三个电极的电流有一定关系，公式如下
IE ＝ IB ＋IC
三极管的三种放大电路
当晶体管被用作放大器使用时，其中两个电极用作信号 (待放大信号) 的输入端子；两个电极作为信号 (放大后的 信号) 的输出端子。 那么，晶体管三个电极中，必须有一 个电极既是信号的输入端子，又同时是信号的输出端子， 这个电极称为输入信号和输出信号的公共电极。 按晶体管公共电极的不同选择，晶体管放大电路有 三种：共基极电路 ( Common base circuit)、共射极电 路(Common emitter circuit) 和 共集极电路(Common collector circuit)，如下图示。
三极管截止状态
a)基极(B)不加偏压使
(b)基极(B)加上反向偏
c)此时集极(C)与射极(E)
基极电流IB等于零
压使基极电流IB等于零
之间形同段路，负载无 电流通过
三极管饱合状态
当三极管之基极加入高电平时，因为IC≒IE=β×IB，射极和集极的电流 亦非常大，此时集极与射极之间的电压降非常低(VCE为0.4V以下)，其 意义相 当于集极与射极之间完全导通，此一状态称为三极管饱合状态
向偏置。
共射极放大电路
晶体三极管及其放大电路之共集电极电路
晶体三极管及其放⼤电路之共集电极电路
共射级放⼤电路的放⼤倍数较⾼，但是其输出阻抗较⾼，我们必须设计电路使得其输出电阻⼩，受负载影响⼩！
⼀．共集电极放⼤电路分析
1.计算及分析⽅法
2.主要⽤途
（1）⽤作⾼输⼊电阻的输⼊级，因为其输⼊电阻⼤。
（2）⽤作低输出电阻的输出级，输出电阻⼩。
（3）⽤作中间隔离级。
3.实际应⽤电路分析及选型
1.具体电路的设计及分析：
1.
2.
3.
4.
5.
6.
2.射极跟随器的性能
（1）输⼊电阻的测量⽅法，输⼊端串联电阻Rs，上⾯电路测量的输⼊电阻为两个偏置电阻并联的值,输⼊阻抗为偏置电阻并联值。
（2）输出电阻的测量⽅法，输出端接负载RL与没有负载时的电压关系。
上⾯电路测得的输出阻抗为0；
（3）负载加重的情况：
Re和Rl并联，射级电流不变，不允许输出的电压⽐(Re//Rl)*Ie⼩，否则下⾯部分会被截断，设计时，空载电流需要⼤于最⼤输出电流。
具体的解决⽅案是：推挽型射级跟随器
上⾯的推挽电路⽤NPN组成的射极跟随器代替发射级电阻，只有⼀个⼆极管⼯作，且在没有输⼊信号时，两个⼆极管都不⼯作，电路功耗较低，电路的缺点是存在交越失真，故导通⾓⼩院180°，仿真中没有看到具体的现象，不知道为什么
针对交越失真，做出如下的改进：
3.射极跟随器的应⽤电路
（1）NPN管与负电源的射级跟随器
（2）PNP管与负电源射极跟随器
（3）正负电源的射极跟随器
（4）OP 放⼤器与射极跟随器的组合来增⼤电路驱动电流。
三种⼯作形式！。
三极管工作原理图
三极管工作原理图一、引言三极管是一种重要的电子元件，广泛应用于各种电子设备中。
本文将详细介绍三极管的工作原理图及其相关知识。
二、三极管的基本结构三极管由三个掺杂不同的半导体材料构成，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。
发射极和集电极之间存在一个PN结，基极和发射极之间也存在一个PN结。
三极管的工作原理图如下所示：（图1：三极管工作原理图）三、三极管的工作原理1. 放大作用：当基极-发射极之间的电压（Vbe）大于0.7V时，PN结会被正向偏置，此时三极管进入放大区。
在这种情况下，发射极-集电极之间的电压（Vce）大于0.2V，三极管处于饱和状态。
此时，小信号输入到基极，经过放大作用后输出到集电极，实现信号的放大。
2. 开关作用：当基极-发射极之间的电压（Vbe）小于0.7V时，PN结处于截止状态，三极管处于关闭状态。
此时，发射极-集电极之间的电压（Vce）可以取任意值。
当Vce大于0.2V时，三极管处于饱和状态，相当于开关闭合；当Vce小于0.2V时，三极管处于截止状态，相当于开关断开。
三极管的放大作用和开关作用使其在各种电子设备中得到广泛应用。
四、三极管的参数1. 最大耗散功率（PD）：表示三极管能够承受的最大功率，通常以瓦特（W）为单位。
2. 最大集电极电流（ICmax）：表示三极管能够承受的最大集电极电流，通常以安培（A）为单位。
3. 最大集电极-发射极电压（VCEmax）：表示三极管能够承受的最大集电极-发射极电压，通常以伏特（V）为单位。
4. 最大基极-发射极电压（VBEmax）：表示三极管能够承受的最大基极-发射极电压，通常以伏特（V）为单位。
五、三极管的应用1. 放大器：三极管可以将输入信号放大，并输出到负载电路中，常用于音频放大器、射频放大器等电子设备中。
2. 开关：三极管可以实现开关功能，常用于电源开关、机电驱动等场合。
3. 振荡器：三极管可以作为振荡器的关键元件，用于产生高频信号。
共集电极放大电路 讲解
共集电极放大电路讲解共集电极放大电路是一种常用的电子电路，用于放大输入信号的电压。
它是晶体管放大电路的一种重要形式，具有简单、稳定、线性度高等优点。
本文将对共集电极放大电路进行详细的讲解。
共集电极放大电路的基本结构如图所示。
它由一个NPN型晶体管、电容、电阻等元件组成。
输入信号通过电容C1耦合到晶体管的基极，而电源电压Ve则通过电阻Rb1和电阻Rb2分压形成。
晶体管的集电极通过电阻Re与电源电压Vcc相连，形成了放大电路的输出。
在共集电极放大电路中，晶体管的基极电压与集电极电压共用电源电压，因此称为共集电极电路。
这种电路的特点是输出电压与输入电压之间的相位关系为180度，即电压放大电路。
共集电极放大电路的工作原理是这样的：当输入电压为正半周期时，电容C1充电，电压在电容上升。
此时，电压在电阻Rb1和电阻Rb2之间形成电压分压，将一部分电压作用在晶体管的基极上，使得晶体管的输入电流增大。
晶体管的输出电流也随之增大，通过电阻Re形成输出电压。
当输入电压为负半周期时，电容C1放电，电压在电容上下降。
此时，电压在电阻Rb1和电阻Rb2之间形成电压分压，将一部分电压作用在晶体管的基极上，使得晶体管的输入电流减小。
晶体管的输出电流也随之减小，通过电阻Re形成输出电压。
通过上述的工作原理，可以得出共集电极放大电路的电压增益为Av = -gm * Re，其中gm为晶体管的跨导，Re为电阻的阻值。
电压增益的负号表示输出电压与输入电压之间的相位关系为180度。
除了电压增益，共集电极放大电路还具有电流放大的特点。
由于电阻Re的存在，电流通过晶体管的电流与电阻Re之间存在关系，当输入电压变化时，输出电流也会随之变化。
这使得共集电极放大电路具有电流放大的作用。
共集电极放大电路的应用非常广泛。
在实际电子电路中，它常常用于信号放大、阻抗匹配等方面。
由于其简单、稳定、线性度高的特点，使得它成为了很多电子设备的重要组成部分。
总之，共集电极放大电路是一种常用的电子电路，具有简单、稳定、线性度高等优点。
三极管共集电极放大电路和共基极放大电路
频率响应
频带宽度
共基极放大电路的频带宽度受到三极管截止频率和电路中元 件参数的影响。
高频特性
由于共基极放大电路的高频特性较好，因此适用于高频信号 的放大。
04
共集电极与共基极放大电路的比 较
性能比较
电压放大倍数 输入阻抗 输出阻抗 频率响应
共集电极放大电路的电压放大倍数接近于1，而共基极放大电路的 电压放大倍数通常较大。
输入输出电阻
01
02
03
输入电阻
共集电极放大电路的输入 电阻主要由信号源内阻和 基极偏置电阻组成。
输出电阻
共集电极放大电路的输出 电阻主要由集电极负载电 阻和三极管输出电阻组成。
特点
输入电阻高，输出电阻低。
频率响应
频率响应
指放大电路对不同频率信 号的放大能力。
影响因素
频率响应受三极管结电容、 电路元件的分布电容和电 感的影响。
计算公式
电压放大倍数 = 输出电压 / 输入电压。
影响因素
电压放大倍数受到三极管电流放大系数、集电极电阻和基极电阻的影响。
输入输出电阻
输入电阻
输入电阻是指共基极放大电路的输入端对信号源的等效电阻，其值越大，信号源的利用 率越高。
输出电阻
输出电阻是指共基极放大电路的输出端对负载的等效电阻，其值越小，带负载能力越强。
在自动控制系统中的应用
信号调理
在自动控制系统中，各种传感器产生的信号 通常比较微弱，需要经过适当的放大和处理 才能被控制器识别和处理。三极管放大电路 可以用于信号调理，提高信号的信噪比和稳 驱动各种负 载，如电机、阀门等。三极管放大电路可以 用于执行器驱动，将控制器输出的控制信号 放大后驱动执行器，实现系统的自动控制。
晶体管共集电极放大电路和共基极放大电路及多级放大电路
2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
（3） 动态性能指标 1）电压放大倍数
Uo Ie ( RE // RL )
(1 )Ib RL
Ui Uo Ibrbe
Ibrbe (1 )Ib RL
其中 RL RE // RL
i b
rbe
ui
RB
RE
c
b
+
RL uo
2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
_ uS
_
Ri RB //[rbe (1 )RL ]
微变等效电路
b
+ rbe
b
ui RB
RE
_
+
RL uo
_
Ri
RL RE // RL
2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
(3) 求电压放大倍数
Au
Uo Ui
(1 )RL rbe (1 )RL
A·us
U·o U·s
·· UU·oi UU·si
【例】电路如图所示，试求:
VCC
(1) 电路的静态工作点ICQ、
UCEQ； RS
(2) 电路的输入电阻Ri；
+
u_S
(3) 电路的电压放大倍数
Au=Uo/Ui 、 Aus=Uo/Us；
C1
RB
+
+
ui
_
T + C2
+
RE
RL uo
_
(4) 输出电阻Ro。
2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
VCC
Au
Uo Ui
RL
rbe
2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
8共集电极放大电路与共基极放大电路
一、复习引入共射极放大的特点有哪些？二、新授（一）共集电极放大电路共集电极放大电路的组成如图1(a)所示。
图1(b)为其微变等效电路，由交流通路可见，基极是信号的输入端，集电极则是输入、输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路，发射极是信号的输出端，又称射极输出器。
各元件的作用与共发射极放大电路基本相同，只是R e除具有稳定静态工作的作用外，还作为放大电路空载时的负载。
(a)电路图(b)微变等效电路图1 共集电极放大电路1．静态分析由图1(a)可得方程V CC=I B R B+U BE+(1+β)I B R E则I B= (V CC - U BE )/R B+(1+β)R EI C=βI BU CE= V cc-I E R E≈V cc-I C R E3．动态分析（1）电压放大倍数A u由图1(b)可知u i=i b r be+i e R L′=i b[r be+(1+β)R L′]u o=i e R L′=(1+β)i b R L′式中：R L′=R E//R L。
故A u==u o/u i=i b(1+β)R L′/ I b[r be+(1+β)R L′]= (1+β)R L′/[r be+(1+β)R L′] 一般（1+β)R L′> r be，故A u≈1，即共集电极放大电路输出电压与输入电压大小近似相等，相位相同，没有电压放大作用。
（2）输入电阻R iR i=u i/i b=i b r eb+(1+β)i b R L′/ I b = r be+(1+β)R L′故R i= R B// R L′=R B//[r be+(1+β)R L′]说明,共集电极放大电路的输入电阻比较高,它一般比共射基本放大电路的输入电阻高几十倍到几百倍. （3)输出电阻R o将图3(b)中信号源U s短路,负载R L断开,计算R0的等效电路如图2所示。
图2 计算输出电阻的等效电路由图可得I=I e +I b +βI b =I e +(1+β)I b=U o /(R E +(1+β))·U/(r be +R S ′)式中：R s ′=R S //R B 。
三极管的三种基本放大电路
二、性能指标分析
IBQ = (VCC – UBEQ) / [RB + (1 + β ) RE] ICQ = β I BQ UCEQ = VCC – ICQRE
−
−
−
rbe β ib RB + RE RL uo
−
R'L = RE // RL
第3章 放大电路基础
一、电路组成与静态工作点
IBQ C1 + RB +VCC C2 RL
Ri
R’i
例3.2.1 β =100, RS= 1kΩ, RB1= 62kΩ, RB2= 20kΩ, RC= 3kΩ Ω Ω Ω Ω RE = 1.5kΩ, RL= 5.6kΩ, VCC = 15V。求：“Q ”, Au, Ri, Ro Ω Ω 。 [解] 1）求“Q” 解 ） +VCC 20 × 15 RB1 RC C2 U BQ = ≈ 3.7 ( V ) C1 + 20 + 62 + + RL 3 .7 − 0 .7 uo I RS = 2 (mA ) + CQ = I EQ = + RB2 RE us 1 .5 CE − − I BQ ≈ 2 / 100 = 0.02 (mA) = 20 µA U = 15 − 2( 3 + 1.5) = 6 ( V ) 2）求 Au、Ri、Ro 、 Aus CEQ ）
–
RE = RL = Rs = 1 kΩ, VCC = 12V。求：“Q ”、Au、Ri、 Ω 。 、 Ro [解] 1）求“Q” +VCC 解 ） IBQ RB C1 IBQ = (VCC – UBE) / [RB + (1+ β ) RE]
β =120, RB = 300 kΩ, r’bb= 200 Ω, UBEQ = 0.7V Ω
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1
§4.5.1 共集电极放大电路
• 晶体管除了在大多数情况下都接成共射极 的形式外，还可接成共集电极和共基极的形 式。下面分别介绍。先介绍共集电极放大电 路。
• 由于共集电极放大电路的输出信号从发射 极引出，所以又叫射极输出器。
2
§4.5.1 共集电极放大电路
• 一、基本共集电极放大电路 • 二、阻容耦合式共集电极放大电路 • 三、分压稳定式共集电极放大电路 • 四、应用举例
交流电压
UO
，求出交流电流
Io
, 则输出电阻为二
者之比。如图所示：
IO
I Re
Ie
I Re (1
)Ib
UO Re
(1
)UO
rbe
RO
Re
//
rbe
1
看动画4.5.1
20
三、分压稳定式共集电极放大电路 • 1、电路组成 • 2、静态工作点分析 • 3、动态分析
21
1、电路组成
• 分压稳定式共集电极放大电路的电路图如图所示：
O
。
max
5、当信号U S幅值增加时，输出端首先出现什么失真？
如何消除此失真？
29
四、应用举例
• 解：1、先画出直流通路
30
四、应用举例
• 解：再计算电路的静态工作点
I BQ
VCC U BEQ
Rb (1 )Re
12 0.7 200 51 4
28A
ICQ IBQ 50 28 1400A 1.4mA
51 4// 6 0.99 1.25 51 4// 6
AuS
Ri
Au
76 0.99 0.87
Ri RS
76 10
36
四、应用举例
• 4、电路输出幅度UOmax的计算 • 共集电路的输出幅度也称跟随范围。通过画出
输出回路直流负载线(DCLL)和交流负载线(ACLL) 的方法求出。其中DCLL是通过坐标点(12,0)，(0,3)
25
3、动态分析
• 然后根据交流通路画出等效电路:
26
3、动态分析
• 根据等效电路计算交流参数：
Au
Uห้องสมุดไป่ตู้
O
Ui
(1 )RL rbe (1 )RL
1
Ri Rb1 // Rb2 //[rbe (1 )RL ]
27
3、动态分析
为计算输出电阻，令输入信号为零， 在输出端加交 流电压 ，求出交流电流, 则输出电阻等于二者之比。 如图所示：
RC rbe (1 )Re
Ri
U
i
Ii
U
i
Ie
I e Re I b rbe
Ie
Re
1
rbe
RO RC
53
• 从以上分析可知共基极放大电路：
• 1、无电流放大能力(<1);
• 2、可以有足够的电压放大能力，因而有功率 放大能力;
• 3、输出电压与输入电压同相; • 4、输入电阻比共射电路小，输出电阻与共射
Ui I b rbe I e RL [rbe (1 )RL ] I b
(1 )RL (1 )RL 1 rbe (1 )RL (1 )RL
(其中RL Re // RL )
Ri Rb //[ rbe (1 )RL ]
19
3、动态分析
• 为计算输出电阻，令输入信号为零， 在输出端加
Au1
、
Au 2
；
Aus1
Ri
RC
Rs Ri rbe (1 )Re
8.2 100 2 2 8.2 1.66 101 2
0.79
45
四、应用举例
Aus2
Ri
(1 )Re
Rs Ri rbe (1 )Re
8.2 101 2 2 8.2 1.66 101 2
0.80
•
46
UCEQ VCC IEQ Re VCC ICQRe 12 1.4 4 6.4V
31
四、应用举例
2、输入电阻Ri、输出电阻RO的计算 先画出交流通路：
32
四、应用举例
再画出交流等效电路：
33
四、应用举例
先计算出rbe：
rbe
rbb
(1
)
UT I EQ
300 51 26 1.25K 1.4
22
2、静态工作点分析
• 根据电路图画出直流通路如图：
23
2、静态工作点分析
• 再根据直流通路计算工作点：
U BQ
Rb1 Rb1 Rb2
VCC
I EQ
U BQ
U BEQ Re
UCEQ VCC I EQ Re VCC ICQRe
I BQ
I EQ
1
24
3、动态分析
• 先根据电路图画出交流通路:
34
四、应用举例
Ri Rb //[rbe (1 )Re // RL ]
200 //(1.25 51 4 // 6) 76K
RO
Re
//
rbe
RS //
1
Rb
1.25 10 // 200
4 //
22
51
35
四、应用举例
3、电压放大倍数 Au 、AuS 的计算
Au
U
O
Ui
(1 )Re // RL rbe (1 )Re // RL
I BQ
VBB U BEQ
Rb (1 )Re
I EQ (1 )I BQ
UCEQ VCC I EQ Re
6
3、动态分析
• 先根据交流通路画出等效电路：
7
3、动态分析
• ①计算放大倍数
Au
UO
I e Re
Ui (Rb rbe) I b I e Re
(1 ) I b Re
(Rb rbe) I b (1 ) I b Re
0.018mA 18A
43
四、应用举例
• 2、计算输入电阻Ri
rbe
rbb
(1
)
UT I EQ
100 101 26 1.8
1.66K
Ri Rb1 // Rb2 //[rbe (1 )Re ] 20 //15 //(1.66 101 2) 8.2K
44
四、应用举例
•
3、计算电压放大倍数
IO
I Re
Ie
I Re (1
)Ib
UO Re
(1
)UO
rbe
RO
Re
//
rbe
1
28
四、应用举例
例1、共集电路如图所示，设三极管的 50，U BEQ 0.7V ,
rbb 300, UCES 0.7V 1、试计算静态工作点Q。
2、试计算Ri、RO。
3、试计算 Au 、AuS 。
4、试计算电路的输出幅度U
U BQ
Rb1 Rb1 Rb2
VCC
UCEQ VCC ICQ(RC Re )
I BQ
I EQ
1
57
3、动态分析
• 先画出交流通路：
58
3、动态分析
• 然后画出交流等效电路：
59
3、动态分析
Au
U
O
Ui
I C RL
I b rbe
I b RL
I b rbe
RL
rbe
Ri
U
i
Ii
Re
//
§4.5.2 共基极放大电路
47
一、基本共基极放大电路
• 1、电路组成 • 2、静态工作点分析 • 3、动态分析
48
1、电路组成
• 为使晶体管正常工作，也必须使发射结正向偏置， 集电结反向偏置。基本共基极放大电路的电路图如下：
49
2、静态工作点分析
• 先根据电路图画出直流通路如下：
•
•
由图看出：UEQ= -UBEQ，UCQ=VCC-ICQRC
• ②计算输入电阻
Ri
U
i
U
i
I b (Rb rbe) I e Re
Ii Ib
Ib
Ri Rb rbe (1 )Re
• 可见，发射极电阻等效到基极回路时，将增大到(1+)
倍，因此射极输出器的输入电阻比共发射极大得多，可 达几十千欧到几百千欧。
10
3、动态分析
• ③计算输出电阻
• 为计算输出电阻，令输入信号为零，在输出端加交流
42
四、应用举例
• 解： 1、计算静态工作点Q
UB
Rb 2 Rb1 Rb2
VCC
15 10 4.3V 20 15
ICQ
I EQ
UB
U BEQ Re
4.3 0.7 1.8mA 2
UCEQ VCC ICQ (RC Re )
10 1.8 (2 2) 2.8V
I BQ
ICQ
1.8 100
I EQ
VBB
U BEQ Re
,
I BQ
I EQ
1
UCEQ UCQ U EQ VCC ICQRC U BEQ
50
3、动态分析
• 根据电路图画出交流通路：
51
3、动态分析
• 由交流通路画出交流等效电路：
52
3、动态分析
• 计算交流参数：
Au
U
O
Ui
Ie
I C RC
Re I b rbe
38
四、应用举例
UOPmax 3.36V
U O max
U OP max 2
3.36 2.38V 2