好的，我们来详细解释一下共基（Common-Base, CB）放大电路的工作原理和工作点（Q点）的计算方法。

一、共基放大电路的工作原理

下图展示了一个典型的 NPN 晶体管构成的共基放大电路：

+Vcc
  |
  Rc
  |   +------> Vout (输出信号)
  C   |
  |   |
  +---|---------+
      |         |
      |         C
     B|/        |      Rs
输入信号Vin --||----E|        +-----||------> 信号源
      |\        |           |
      |         Re         |/
      |         |          Ground
      |         |            |
      |         +-----||-----+
      |         Ce      |
      |                 Rb1
      |                 |
      +------| |--------+
      |      | |        |
      |      Rb2        |
      |                 |
     ===               ===
    Ground            Ground

• 核心概念： 在共基放大电路中，基极（B） 是整个电路输入和输出信号的公共参考点（交流接地）。输入信号加在发射极（E），输出信号从集电极（C）取出。
• 输入回路 (E-B)：
  • 输入信号（Vin）通过耦合电容（C）加到晶体管的发射极（E）。
  • 基极（B）通过一个大电容（Cb，图中未单独标出，通常直接并联在Rb2或从B点对地接电容）或其他方式（如分压偏置中Rb1/Rb2的中心点）实现交流接地。这意味着基极交流电压保持恒定（通常为0V）。
  • 因此，输入信号Vin的变化直接反映在发射结电压（Vbe）上：Vin减小，Vbe增大；Vin增大，Vbe减小。
• 晶体管作用：
  • 晶体管的电流控制特性依然适用：集电极电流 Ic ≈ β * Ib。
  • 更重要的是，在共基组态下，发射极电流 Ie = Ic + Ib ≈ Ic (因为 Ib 很小)。
  • 当Vin变化引起Vbe变化时，它会强烈地控制发射极电流Ie。Vbe增大，Ie显著增大；Vbe减小，Ie显著减小。
  • 由于Ic ≈ Ie，集电极电流Ic也会跟随Ie产生几乎相同的变化。
• 输出回路 (C-B)：
  • 变化的集电极电流Ic流过集电极电阻Rc。
  • 根据欧姆定律，Ic在Rc上产生变化的压降：Ic ↑ → Rc压降 ↑。
  • 集电极输出端电压：Vout = Vcc - Ic * Rc
  • 所以，当Ic ↑ 时，Vout ↓。当Ic ↓ 时，Vout ↑。
• 关键特性：
  • 电压增益： 高。输入电压的微小变化能引起Ic（进而引起Vout）较大的变化。
  • 电流增益 (Ai = Io / Ii ≈ Ic / Ie)： 小于1但非常接近1 (≈ α = β/(β+1) < 1)。输入电流（Ie）略大于输出电流（Ic）。
  • *功率增益 (Ap = Av Ai)：** 较高（因为电压增益高）。
  • 输入电阻： 低。因为输入加在E极，Ie较大，且受Vbe强控制。输入电阻 Rin ≈ re（发射结动态电阻），通常在几十到几百欧姆级别。
  • 输出电阻： 高。输出在C极，电流源Ic的理想特性使得输出电阻较高（通常约为Rc，但晶体管自身的输出电阻更高）。
  • 输入输出相位： 同相。Vin ↑ → Vbe ↓ (因为B交流接地，Vin↑ → Ve↑ → Vbe=Ve-Vb↓) → Ie↓ → Ic↓ → Vout↑。所以 Vin ↑ => Vout ↑。
  • 频率响应： 非常好。基极交流接地有效消除了基极区电荷存储效应（密勒效应）对高频特性的限制，因此共基电路在宽频带和高频应用中很有优势。

二、工作点（Q点）的计算

工作点（Q点）是指放大电路在静态，即没有输入信号（Vin=0） 时，晶体管三个电极（E, B, C）上稳定的直流电流（Ic, Ib, Ie）和直流电压（Vce, Vbe, Vcb）。它的设置决定了晶体管是否工作在放大区，以及放大的线性范围有多大。

对于上图所示的分压偏置（最常用）共基放大电路，Q点计算步骤如下：

1. 计算基极电压 (Vb)：

   • 通常认为基极电流Ib远小于流过Rb1和Rb2的电流，即 Rb1 和 Rb2 组成的分压器为基极提供了一个近似恒定的直流电压。
   • Vb ≈ (Vcc * Rb2) / (Rb1 + Rb2)
   • （此步与共射放大电路相同）

2. 计算发射极电压 (Ve)：

   • 基极-发射极电压Vbe是固定的（硅管≈0.7V，锗管≈0.3V）。
   • Ve = Vb - Vbe
   • （此步与共射放大电路相同）

3. 计算发射极静态电流 (Ieq)：

   • 这个电流通过发射极电阻Re流入晶体管E极（忽略信号源内阻）。
   • Ieq ≈ Ve / Re
   • （注意：这里的 ≈ 基于 Re >> Rs + re 的近似，但在直流计算中 Rs 通常被耦合电容隔离，可以直接忽略。所以 Ieq ≈ Ve / Re 是准确的）

4. 计算集电极静态电流 (Icq)：

   • 对于工作在放大区的晶体管，有： Ic ≈ α * Ie ≈ Ie （因为 α ≈ 1）
   • 因此： Icq ≈ Ieq
   • （这是共基电路计算Q点电流的关键简化点）

5. 计算集电极电压 (Vc)：

   • 集电极电流Icq流过集电极电阻Rc。
   • Vc = Vcc - Icq * Rc

6. 计算集电极-发射极静态电压 (Vceq)：

   • 这是Q点最重要的电压参数，决定了晶体管的工作区域。
   • Vceq = Vc - Ve

7. 验证工作状态：

   • 检查 Vceq > Vce(sat) (通常硅管 > 0.3V，但设计时最好 > 1V)，以确保晶体管处于放大区。
   • 检查 Vbe ≈ 0.7V（硅管），以确保发射结正偏。
   • 检查 Vcb = Vc - Vb > 0，以确保集电结反偏（对于放大区是必要条件）。

重要说明

• 输入耦合电容（C）和旁路电容（Ce）： 这些电容在直流计算中可以视为开路。因此在上述计算中，信号源被C隔开，Rs被Ce短路（对地），发射极对地的直流路径只有Re。
• 输出耦合电容（Co）： 对直流也视为开路，不影响输出端的直流电压Vc。
• 核心思想： 计算Q点的关键是确定直流路径，忽略交流信号和隔直电容的影响。分压电阻 Rb1、Rb2 为基极 B 提供稳定的直流偏置电压 Vb。Re 提供负反馈并稳定直流工作点。
• Q点设置的重要性： 合理设置Q点（特别是Vceq，确保晶体管处于放大区中心，避免截止或饱和失真）是放大电路正常工作的基础。Re、Rc、Rb1、Rb2的取值直接影响Q点。

总结：

共基放大电路将输入信号施加于发射极，输出信号取自集电极，而基极作为交流信号的公共参考点。它提供高电压增益、高输出电阻、低输入电阻、宽频带和良好的温度稳定性。其工作点（Q点）的计算方法与分压偏置共射放大电路类似，核心是利用分压电阻固定基极电压Vb，进而确定Ieq、Icq（Icq ≈ Ieq）和Vceq，关键点在于确保Vceq足够大以维持晶体管工作于放大区。