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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。