放大電路在放大信號時,總有兩個電極作為信號的輸入端,同時也應(yīng)有兩個電極作為輸出端。根據(jù)半導(dǎo)體三極管三個電極與輸入、輸出端子的連接方式,可歸納為三種:共發(fā)射極電路、共基極電路以及共集電極電路。圖15-8 所示就是這三種電路的接法。
這三種電路的共同特點是,它們各有兩個回路,其中一個是輸入回路,另一個是輸出回路,并且這兩個回路有一個公共端,而公共端是對交流信號而言的。它們的區(qū)別在于:共發(fā)射極電路管子的發(fā)射極是公共端,信號從基極與發(fā)射極之間輸入,而從集電極和發(fā)射極之間輸出;共基極電路則以基極作為輸入、輸出端的公共端;共集電極電路則以集電極作為輸入、輸出的共公端,因為它的輸出信號是從發(fā)射極引出的。所以又把共集電極放大電路稱為 射極輸出器。
在晶體三極管放大電路中,由于它與外部電源電壓、信號電源及元件的組合不同,所以它的工作特性也不同。按照輸入電路與輸出電路的交流信號公共端的不同,可分為共基極、共發(fā)射極、共集電極三種基本放大電路。以下是晶體三極管基本放大電路的性能比較表:
三極管的三種放大電路:
共基極放大電路
共基極的放大電路,如圖1所示,
圖1 共基極放大電路
主要應(yīng)用在高頻放大或振蕩電路,其低輸入阻抗及高輸出阻抗的特性也可作阻抗匹配用。電路特性歸納如下:
輸入端(EB之間)為正向偏壓,因此輸入阻抗低(約20~200 )
輸出端(CB之間)為反向偏壓,因此輸出阻抗高(約100k~1M )。
電流增益:
雖然AI小于1,但是RL / Ri很大,因此電壓增益相當(dāng)高。
功率增益:
由于AI小于1,所以功率增益不大。
共發(fā)射極放大電路
共發(fā)射極的放大電路,如圖2所示。
圖2 共發(fā)射極放大電路
因具有電流與電壓放大增益,所以廣泛應(yīng)用在放大器電路。其電路特性歸納如下:
輸入與輸出阻抗中等(Ri約1k~5k ;RO約50k)。
電流增益:
電壓增益:
負號表示輸出信號與輸入信號反相(相位差180°)。
功率增益:
功率增益在三種接法中最大。
共集電極放大電路
共集電極放大電路,如圖3所示,
圖3 共集電極放大電路
高輸入阻抗及低輸出阻抗的特性可作阻抗匹配用,以改善電壓信號的負載效應(yīng)。其電路特性歸納如下:
輸入阻抗高(Ri約20 k );輸出阻抗低(RO約20 )。
電流增益:
電壓增益:
電壓增益等于1,表示射極的輸出信號追隨著基極的輸入信號,所以共集極放大器又稱為射極隨耦器(emitter follower)。功率增益Ap = AI × Av≈β ,功率增益低。
三極管三種放大電路特性比較
共發(fā)射極放大電路偏壓
圖4 自給偏壓方式
又稱為基極偏壓電路,最簡單的偏壓電路,穩(wěn)定性差,容易受β值的變動影響,溫度每升高10℃時,逆向飽和電流ICO增加一倍。溫度每升高1℃時,基射電壓VBE減少2.5mV ,β隨溫度升高而增加(影響最大) 。
圖5 帶電流反饋的基極偏壓方式
三極管發(fā)射極加上電流反饋電阻,特性有所改善,但還是不太穩(wěn)定。
圖6 分壓式偏置電路
此為標(biāo)準(zhǔn)低頻信號放大原理圖電路,其R1(下拉電阻)及R2為三極管偏壓電阻,為三極管基極提供必要偏置電流,R3為負載電阻,R4為電流反饋電阻(改善特性),C3為旁路電容,C1及C3為三極管輸入及輸出隔直流電容(直流電受到阻礙),信號放大值則為R3/R4倍數(shù)。設(shè)計上注意: 三極管Ft值需高于信號放大值與工作頻率相乘積,選擇適當(dāng)三極管集電極偏壓、以避免大信號上下頂部失真,注意C1及C3的容量大小對低頻信號(尤其是脈波)有影響。在R4并聯(lián)一個C2,放大倍數(shù)就會變大。而在交流時C2將R4短路。
放大電路的三種組態(tài)比較:
放大電路的三種組態(tài)如何判別,怎么做三種組態(tài)比較,放大電路的三種組態(tài)有什么特點和用途。
1、三種組態(tài)的判別
以輸入、輸出信號的位置為判斷依據(jù):
信號由基極輸入,集電極輸出——共射極放大電路
信號由基極輸入,發(fā)射極輸出——共集電極放大電路
信號由發(fā)射極輸入,集電極輸出——共基極電路
2、三種組態(tài)的比較
3、三種組態(tài)的特點及用途
共射極放大電路:
電壓和電流增益都大于1,輸入電阻在三種組態(tài)中居中,輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)系。適用于低頻情況下,作多級放大電路的中間級。
共集電極放大電路:
只有電流放大作用,沒有電壓放大,有電壓跟隨作用。在三種組態(tài)中,輸入電阻最高,輸出電阻最小,頻率特性好。可用于輸入級、輸出級或緩沖級。
共基極放大電路:
只有電壓放大作用,沒有電流放大,有電流跟隨作用,輸入電阻小,輸出電阻與集電極電阻有關(guān)。高頻特性較好,常用于高頻或?qū)掝l帶低輸入阻抗的場合,模擬集成電路中亦兼有電位移動的功能。