通用基極放大器及其獨特的輸入輸出特性

2020-04-29

放大器在電子領(lǐng)域的幾乎每個(gè)領(lǐng)域都在使用，在發(fā)現了放大器中使用的各種放大器電路之后，我對電子領(lǐng)域更加感興趣。從放大器到多層電路板的每種設計，都取決于設計，組裝和組件選擇的準確性。就組件而言，放大器存在于眾多的配置和功能應用中。

通用基極放大器

公共基極放大器是一種BJT配置或雙極結型晶體管，其中輸入和輸出信號共享該晶體管的基極端子，因此命名為公共基極（CB）。此外，與更普遍的公共集電極（CC）和公共發(fā)射極（CE）配置相比，CB配置通常不用作放大器。盡管它并未得到普遍使用，但當它使用時(shí)，主要是由于其輸入和輸出特性的獨特性。

為了簡(jiǎn)化通用基本配置的放大器功能，我們需要將輸入信號提供給發(fā)射極端子，同時(shí)從集電極端子提取輸出。因此，在這種情況下，輸入電流也是發(fā)射極電流。這也意味著(zhù)輸出電流確實(shí)是集電極電流。但是，由于晶體管既是三層器件又是兩個(gè)PN結器件，因此需要對其進(jìn)行正確偏置以使其用作公共基極放大器。這意味著(zhù)其基極-發(fā)射極結將需要正向偏置。

上圖是常見(jiàn)的基本放大器配置的基本電路圖。如果仔細觀(guān)察該圖，我們可以從基本的公共基極配置中看到，其中輸入變量與IE或發(fā)射極電流以及VBE或基極-發(fā)射極電壓相關(guān)。同樣，我們可以看到對應于IC或集電極電流以及VCB或集電極基極電壓的輸出變量。

通用基極放大器電路圖

另外，由于IE也是輸入電流，所以只要輸入電流發(fā)生變化，IC就會(huì )隨之變化。通常，對于普通的基極放大器配置，電流增益（Ai）定義為Iout÷Iin或公式IC÷IE。另外，用于常見(jiàn)基極放大器配置的Ai稱(chēng)為Alpha（α）。

關(guān)于雙極結型晶體管配置，由于IE = IB + IC，所以集電極電流始終小于發(fā)射極電流。此外，放大器的Alpha還必須小于1，因為IC總是比IE小IB的量。因此，普通的基極放大器可減輕電流，并且通常具有的Alpha范圍為.980至.995，當然，該Alpha小于1。

共基極放大器電壓增益特性

我確定在檢查了描述通用基本放大器配置特性的公式和表達式之后，您現在肯定已經(jīng)知道它不適合用作電流放大器。而且，由于其定義，放大意味著(zhù)增加。由于總體電流增益通常在.980至.995之間，因此它肯定不會(huì )增加輸出電流。

順理成章的是，如果不增加電流，則應放大電壓。此外，共基放大器的電壓增益（AV）為VOUT÷VIN之比?；蛘?，這意味著(zhù)它是VC（集電極電壓）與VE（發(fā)射極電壓）之比。同樣，表達這些關(guān)系的其他方式是VIN = VE和VOUT = VC。

由于VOUT跨RC（集電極電阻）發(fā)展，因此VOUT還必須根據歐姆定律是IC的函數；VRC = IC×RC。因此，IE中的任何更改都將導致IC發(fā)生相應變化。在前面的觀(guān)察有效的情況下，我們可以用以下公式表示這些發(fā)現：

AV = VOUT÷VIN 

AV = VC÷VE

AV?（IC×RC）÷（IE×RE）

另外，由于Alpha = IC÷IE，因此我們還將公共基極放大器的電壓增益表示為：

AV =α（RC÷RE）

要么

AV = AI（RC÷RE）

共基放大器的電壓增益特性

電壓增益等于（+/-）集電極電阻與發(fā)射極電阻之比。同樣，在發(fā)射極和基極之間的BJT內有一個(gè)PN二極管結，這會(huì )引起所謂的r'e或晶體管動(dòng)態(tài)發(fā)射極電阻。

此外，對于交流輸入信號，發(fā)射極二極管結實(shí)際上具有小信號電阻，以下表達式表示該關(guān)系：r'e = 25mV÷IE。同樣，利用該表達式，25毫伏代表PN結的熱電壓，而IE當然代表發(fā)射極電流。因此，每當發(fā)射極電流增加時(shí)，發(fā)射極電阻也會(huì )成比例地減小。

請記住，一部分輸入電流也流過(guò)該內部基極-發(fā)射極結，流至基極和外部連接的發(fā)射極電阻RE。這也意味著(zhù)在進(jìn)行小信號分析時(shí)，您需要將這兩個(gè)電阻并聯(lián)。我們知道r'e的值很小。相反，RE的值通常要重要得多。通常在幾千米范圍內。因此，放大器的電壓增益的標度與發(fā)射極電流的變化電平相關(guān)地劇烈變化。

通用基極放大器可用作許多更復雜的電路和放大器設計的基礎。利用小信號分析，波德圖和電壓增益模型，您可以快速驗證電路并確定需要進(jìn)行的任何設計更改。當您在布局和生產(chǎn)中進(jìn)行設計時(shí)，這可以提高設計的安全性