基于配置

任何晶体管放大器都使用晶体管来放大信号,晶体管的连接方式有三种。对于放大器来说,最好具有较高的输入阻抗,以避免多级电路中的负载效应,并具有较低的输出阻抗,以便为负载提供最大的输出。电压增益和功率增益也应该很高,以产生更好的输出。

现在让我们研究不同的配置,以了解哪种配置更适合晶体管作为放大器工作。

CB 放大器

使用 CB 配置的晶体管组合形成的放大器电路称为 CB 放大器。

构造

使用 NPN 晶体管的共基极放大器电路如下所示,输入信号施加在发射极基极结处,输出信号取自集电极基极结。

CB 构造

发射极基极结由 VEE 正向偏置,集电极基极结由 VCC 反向偏置。工作点借助电阻 Re 和 Rc 进行调整。因此,Ic、Ib 和 Icb 的值由 VCC、VEE、Re 和 Rc 决定。

操作

当没有输入时,形成静态条件,没有输出。由于 Vbe 相对于地为负,因此对于输入信号的正半部分,正向偏置会降低。因此,基极电流 IB 也会减小。

下图显示了具有自偏置电路的 CB 放大器。

CB Operation

众所周知,

$$I_C \cong I_E \cong \beta I_B$$

集电极电流和发射极电流都会减小。

RC 两端的电压降为

$$V_C = I_C R_C$$

此 VC 也会减小。

随着 ICRC 减小,VCB 会增加。这是因为,

$$V_{CB} = V_{CC} - I_C R_C$$

因此,产生了正半周期输出。

在 CB 配置中,正输入产生正输出,因此输入和输出同相。因此,CB 放大器中的输入和输出之间没有相位反转。

如果考虑将 CB 配置用于放大,则它具有低输入阻抗和高输出阻抗。与 CE 配置相比,电压增益也较低。因此,CB 配置的放大器用于高频应用。

CE 放大器

使用 CE 配置的晶体管组合形成的放大器电路称为 CE 放大器。

构造

使用 NPN 晶体管的共发射极放大器电路如下所示,输入信号施加于发射极基极结,输出信号取自集电极基极结。

CE 构造

发射极基极结由 VEE 正向偏置,集电极基极结由 VCC 反向偏置。工作点借助电阻 Re 和 Rc 进行调整。因此,Ic、Ib 和 Icb 的值由 VCC、VEE、Re 和 Rc 决定。

操作

当没有输入时,形成静态条件,没有输出。当施加信号的正半部分时,基极和发射极之间的电压 Vbe 会增加,因为它相对于地已经是正的。

随着正向偏置的增加,基极电流也会相应增加。由于 IC = βIB,集电极电流也会增加。

以下电路图显示了具有自偏置电路的 CE 放大器。

CE Operation

当集电极电流流过 RC 时,电压降会增加。

$$V_C = I_C R_C$$

因此,集电极和发射极之间的电压会降低。因为,

$$V_{CB} = V_{CC} - I_C R_C$$

因此,放大的电压出现在 RC 两端。

因此,在 CE 放大器中,由于正向信号显示为负向信号,因此可以理解为输入和输出之间存在 180o 的相移。

与 CB 放大器相比,CE 放大器具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗。CE 放大器的电压增益和功率增益也很高,因此主要用于音频放大器。

CC 放大器

使用 CC 配置的晶体管组合形成的放大器电路称为 CC 放大器。

构造

使用 NPN 晶体管的共集电极放大器电路如下所示,输入信号施加在基极集电极结处,输出信号取自发射极集电极结。

CC 构造

发射极基极结由 VEE 正向偏置,集电极基极结由 VCC 反向偏置。Ib 和 Ie 的 Q 值由 Rb 和 Re 调整。

操作

当没有施加输入时,形成静止状态并且没有输出。当施加信号的正半部分时,正向偏置会增加,因为 Vbe 相对于集电极或接地为正。这样,基极电流 IB 和集电极电流 IC 就会增加。

以下电路图显示了带有自偏置电路的 CC 放大器。

CC Operation

因此,Re 上的电压降,即输出电压会增加。结果,获得了正半周期。由于输入和输出同相,因此不存在相位反转。

如果考虑使用 CC 配置进行放大,尽管 CC 放大器比 CE 放大器具有更好的输入阻抗和更低的输出阻抗,但 CC 的电压增益非常小,这限制了其仅适用于阻抗匹配。

CB CE CC 放大器之间的比较

让我们比较一下 CB、CE 和 CC 放大器的特性细节。

特性 CE CB CC
输入电阻 低 (1K 至 2K) 非常低 (30-150 Ω) 高 (20-500 KΩ)
输出电阻 大 (≈ 50 K) 高 (≈ 500 K) 低(50-1000 KΩ)
电流增益 B 高 α < 1 高 (1 + β)
电压增益 高 (≈ 1500) 高 (≈ 1500) 小于一
功率增益 高 (≈ 10,000) 高 (≈ 7500) 低 (250-500)
输入和输出之间的相位 反转 相同 相同

由于兼容性和特性,共射极配置主要用于放大器电路。