共射、共集、共基放大电路原理分析

描述

今天为啥会介绍这3种放大电路咧,因为我第一次到上海工作面试时,就被面试官问了这个问题,记得当时没回答上来,很遗憾;这家公司是做穿戴设备的,需要用到很多传感器,所以对放大电路问得比较多;

所以今天想起来就介绍下:一般业界里有句名言,新手恐惧放大电路,哈哈哈;还有另一点就是所有放大器件都是以这三种放大电路为原型设计的,万变不离其宗,所以这3种放大电路我们要知道;

  1. 基本共射放大电路

顾名思义共射就是从基极输入,集电极输出,输入和输出共用发射极;

我们分析下,我们目的是放大前端的小交流信号,Rs为其内阻,如果直接将小信号加载到三极管基极,三极管是截至的,所以我们先用下图中直流电压将三极管开启,然后再接入小信号,让小信号骑在直流电压上放大,中间电容是为了隔离直流电压;

共射放大电路

过程就是小信号骑在直流电压上输入导致iB变化,从而引起iC变化,又

UA = VCC - ic*Rc,所以UA电压为反相的,是输入交流信号反相放大再叠加直流电压的信号,再经过电容,输出放大的交流信号,如图示:

共射放大电路

我们看此电路的交流等效通路如下:即直流接地,电容短路:

共射放大电路

在上述交流等效电路上再应用微变等效得,即三极管be可等效成动态电阻rbe,ce两端可等效成受控电流源;如下图所示:

共射放大电路

则输出Uo =- βibRc//RL(这里负号表示输出反相),Ui = ib*rbe;

则放大倍数Au = Uo/Ui = - βibRc//RL/(ib*rbe)

对于前端Us电源来说,后端一个整体相当于一个电阻Ri,Ui为Ri两端电压,即戴维南等效:

则Ri = RB//rbe;

对于输入信号Us来说,实际放大倍数Aus =(Uo/Ui)(Ui/Us)=AuUi/Us;

共射放大电路

Ui/Us我们会算吧,由上述等效电路可得:

Ui/Us = Ri/(Ri+Rs),则Aus = AuUi/Us = Au Ri/(Ri+Rs);

这里我们可以得出结论:输入内阻Ri要越大越好,这样不影响放大倍数;

共射放大电路

我们再从负载往前看,利用戴维南等效;即除负载外,前端所有电路看作一个电压源和输出电阻Ro串联,独立电源看作短路;

则有

共射放大电路

共射放大电路

我们分析可得前端电路回路中Ib = 0;则受控源电流也等于0;

所以Ro = Rc ;

我们知道Uo = (RL/(Ro+RL))*U;io = U/(Ro+RL);

这里我们可以得出结论:当Ro很小时,负载RL变化,输出Uo基本不变,相当于一个电压源,当Ro远大于RL时,输出电流io基本不变,相当于一个电流源;

我们总结下:共射放大电路可以放大电压和电流,但是电压是反相的;

2.基本共集放大电路

实际电路与微变等效电路如下:

共射放大电路

共射放大电路

共射放大电路

因此,此电路为电压跟随,但是电流放大1+β;我们利用戴维南等效看下输入电阻:输入电阻较大,所以在设计放大时,共集放大电路可以作为第一级输入,输入电阻大,适合采集信号;

共射放大电路

我们利用戴维南等效看下输出电阻:

共射放大电路

我们总结下,共集放大电路输入电阻较高,输出电阻较小;电压输出跟随,电流放大1+β倍;

3.基本共基放大电路

从电路结构上看,从发射极输入,集电极输出;电流是不会放大的,我们知道基极控制Ic,所以共基电流不会放大;电压放大有限;

共射放大电路

我们利用戴维南等效,求出输入电阻Ri:

共射放大电路

我们利用戴维南等效,求出输出电阻Ro:

共射放大电路

我们总结下,共基放大电路电流不会放大,电压放大有限,输入电阻低;

我们总结下:

1.共射放大电路,反向放大电压,同向放大电流,电流放大β倍;

2.共集放大电路,电压跟随,同向放大电流,电流放大1+β倍,输入电阻高,输出电阻小;

3.共基放大电路,同向放大电压,但是放大有限,电流不放大,输入电阻小;

今天说的有点纯理论了,但是我们做电路的,面试官很多都会问这些,除非这家公司没有放大项目,所以我们了解下区别就可以;

我们在用这些电路时,我们考虑,第一级放大电路我们该选用啥样的咧,是不是得用输入电阻高的,这样分的电压不会变少,输出级的我们想要输出稳定的电压,那么就要求输出电阻小,一般一个完整的放大电路并不是单一电路,而是多个类型放大电路的组合;

今天就到这里,感谢大家阅读;

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