三種基本放大電路的工作原理和特性

三極管的三種放大電路都能實(shí)現(xiàn)電流的放大功能，但具體放大倍數(shù)和電路特性有所不同。

當(dāng)我們談到三極管的放大功能時(shí)，往往會(huì)想到它的三種基本放大電路：共發(fā)射極放大電路、共集電極放大電路和共基極放大電路。這三種電路各自有其獨(dú)特的工作原理和特性，那么它們是否都能放大電流呢?接下來(lái)，我們將逐一進(jìn)行解析。

一、共發(fā)射極放大電路

共發(fā)射極放大電路是三極管放大電路中最常用的一種。在這種電路中，輸入信號(hào)加在三極管的基極和發(fā)射極之間，輸出信號(hào)從集電極取出。由于發(fā)射極的電流變化與基極電流變化密切相關(guān)，因此當(dāng)基極電流發(fā)生變化時(shí)，發(fā)射極電流也會(huì)隨之變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電流的放大。這種電路具有較高的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)，因此在各種電子設(shè)備中廣泛應(yīng)用。

二、共集電極放大電路

共集電極放大電路也稱為射極跟隨器或電壓跟隨器。在這種電路中，輸入信號(hào)加在三極管的基極和集電極之間，輸出信號(hào)從發(fā)射極取出。與共發(fā)射極放大電路不同，共集電極放大電路具有較低的電壓放大倍數(shù)，但電流放大倍數(shù)仍然較大。此外，由于輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相同，共集電極放大電路還具有良好的電壓跟隨性。因此，它常被用作多級(jí)放大器的中間級(jí)或輸出級(jí)，以減小信號(hào)的失真和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

三、共基極放大電路

共基極放大電路是三極管放大電路中較為特殊的一種。在這種電路中，輸入信號(hào)加在三極管的發(fā)射極和基極之間，輸出信號(hào)從集電極取出。與共發(fā)射極放大電路和共集電極放大電路相比，共基極放大電路具有較高的截止頻率和較低的輸入電阻，這使得它在高頻放大電路中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，共基極放大電路還具有電流放大功能，但相對(duì)于前兩種電路來(lái)說(shuō)，其電流放大倍數(shù)較小。

綜上所述，三極管的三種放大電路都能實(shí)現(xiàn)電流的放大功能。其中，共發(fā)射極放大電路具有較高的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)，適用于一般放大需求;共集電極放大電路具有良好的電壓跟隨性和較大的電流放大倍數(shù)，適用于多級(jí)放大器的中間級(jí)或輸出級(jí);共基極放大電路則具有較高的截止頻率和較低的輸入電阻，適用于高頻放大電路。在選擇合適的放大電路時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求進(jìn)行權(quán)衡和選擇。

三極管是如何放大的呢?具體是這樣的

首先，發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子，電源Ub經(jīng)過(guò)電阻Rb加在發(fā)射結(jié)上，發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(自由電子)不斷地越過(guò)發(fā)射結(jié)進(jìn)入基區(qū)，形成發(fā)射極電流Ie。同時(shí)基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，但由于多數(shù)載流子濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)載流子濃度，可以不考慮這個(gè)電流，因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流。

其次，基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合，電子進(jìn)入基區(qū)后，先在靠近發(fā)射結(jié)的附近密集，漸漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促使電子流在基區(qū)中向集電結(jié)擴(kuò)散，被集電結(jié)電場(chǎng)拉入集電區(qū)形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子(因?yàn)榛鶇^(qū)很薄)與基區(qū)的空穴復(fù)合，擴(kuò)散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。

然后，集電區(qū)收集電子，由于集電結(jié)外加反向電壓很大，這個(gè)反向電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴(kuò)散，同時(shí)將擴(kuò)散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流Icn。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子(空穴)也會(huì)產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)，流向基區(qū)形成反向飽和電流，用Icbo來(lái)表示，其數(shù)值很小，但對(duì)溫度卻異常敏感。

共射放大電路

共射放大電路是低頻電路中很常用的一種，在記公式的時(shí)候有的書(shū)上又分為發(fā)射極加電阻和不加電阻，其實(shí)也可合為一個(gè)，因?yàn)槿绻l(fā)射極不加電阻，完全可以認(rèn)為發(fā)射極上的電阻為零，先來(lái)看一下共射放大電路原理圖，看看長(zhǎng)什么樣。

看起來(lái)是不是感覺(jué)很復(fù)雜，但是這里分析的時(shí)候可以分為兩個(gè)步驟，一個(gè)是交流電路的分析，一個(gè)是直流電路的分析，直流電路一般是用來(lái)求靜態(tài)工作點(diǎn)，因?yàn)樵谇蠓糯蟊稊?shù)的時(shí)候有個(gè)參數(shù)和靜態(tài)工作點(diǎn)的選取有關(guān)，后面也會(huì)提到，我們想求的是放大倍數(shù)，所以應(yīng)該用到交流通路。

對(duì)于上面那個(gè)實(shí)際電路交流分析并不是很利于理解，這里記公式的時(shí)候以下面這個(gè)電路為例。

這個(gè)電路看起來(lái)是不是感覺(jué)舒服多了，其中T為三極管，Rs是信號(hào)源的內(nèi)阻，Re是發(fā)射極上的電阻，R c是集電極上的電阻，R L是負(fù)載，畫(huà)出來(lái)交流通路(就是上面那張圖)，如果想自己推導(dǎo)出來(lái)公式，可以把交流通路中的三極管改成三極管的小信號(hào)等效電路，其他元件對(duì)應(yīng)位置不用動(dòng)，這里就不推導(dǎo)了，直接給出來(lái)結(jié)果，發(fā)射極含有電阻的共射放大電路放大倍數(shù)公式為：

其中β為三極管放大倍數(shù)，R L'是R c與R L并聯(lián)后的等效電阻，Re就是發(fā)射極上的電阻，R b b'是由基極引線電阻和基區(qū)體電阻組成的，其值大約為幾十歐，R b b'和三極管本身有關(guān)與外電路無(wú)關(guān)，R b'e阻值很大，在千歐級(jí)別，因此R b b'可以忽略，不過(guò)R b'e和靜態(tài)工作點(diǎn)選取有關(guān)，也就是上面加黑的那句話，計(jì)算公式為：

β同樣為三極管的放大倍數(shù)，I c q是直流通路中流向集電極的電流，其和外電路有關(guān)，但是當(dāng)電路確定后，I c q也是個(gè)定值了。

共基放大電路

共基放大電路輸入電阻很小，輸出電阻很大，而且頻率特性好，但是共基放大電路只有電壓放大能力，并沒(méi)有電流放大能力，直接看一下交流通路電路圖。

這個(gè)電路是不是看起來(lái)很怪，電流從發(fā)射極流入集電極流出的是共基極放大電路(看這個(gè)電流流向本身就感覺(jué)很怪，但是他確實(shí)就這樣)，通過(guò)共射電路的介紹我相信大家應(yīng)該對(duì)原理圖上的四個(gè)元件很熟悉了，我們直接來(lái)看一下這個(gè)電路的公式：

其實(shí)這個(gè)電壓放大倍數(shù)的大小是和共射放大電路發(fā)射極不接電阻時(shí)是一樣的，只不過(guò)二者相差一個(gè)負(fù)號(hào)，公式中每個(gè)字母代表的含義和共射極放大電路也是一樣的，也就是β表示三極管的放大倍數(shù)，R L'等于R c并上R L，R b b'是由基極引線電阻和基區(qū)體電阻組成的，R b'e的計(jì)算方法也和共射放大電路相同。

共集放大電路

共集放大電路的輸入電阻很大，輸出電阻很小，但是只有電流放大能力，沒(méi)有電壓放大能力，一般接近但小于1，共集放大電路的交流通路如下。

乍一看感覺(jué)和發(fā)射極沒(méi)電阻的共集放大電路很像，區(qū)別就是交流地的位置不一樣，自己可以對(duì)比一下，以便于區(qū)分。交流放大倍數(shù)的公式為：

從公式中也可以看出來(lái)電壓放大倍數(shù)是不可能大于1的，通常1+β很大，再加上后面乘上一個(gè)大電阻Re'，所以，這個(gè)結(jié)果是接近于1的。這個(gè)公式中就一個(gè)Re'和上面兩種放大電路的公式不一樣，其值等于Re并上R L，其他字母所代表的含義和上面相同。

這三種基本組態(tài)放大電路真的很重要，當(dāng)然這三個(gè)公式也需要記下來(lái)，在分析復(fù)雜的電路的時(shí)候可以直接套用公式，這樣計(jì)算起來(lái)就很方便，不但正確率高而且速度快。