3.2 识读三极管共集电极放大器
共集电极放大器也称射极输出器,是一种应用很广泛的放大器。电路如图3-5所示,其中RB为偏置电阻,用以调节三极管的静态工作点,RE为直流负载电阻,C1、C2为耦合电容。图3-5中,输入信号经C1加在三极管的基极与地之间,输出信号经C2从发射极和地之间输出。因为电源UCC对交流信号相当于短路,故集电极成为输入与输出的公共端。
图3-5 射极输出器
射极输出器电路结构与共发射极放大器不同,主要体现在以下几点。
①无集电极电阻。三极管VT集电极直接与直流电源UCC相连,没有共发射极放大器中的集电极负载电阻。
②输出信号取自三极管VT发射极和地之间,而共发射极放大器中的输出取自集电极和地之间。
③发射极上不能接有旁路电容,否则发射极输出的交流信号将被发射极旁路到地。
3.2.1 共集电极放大器直流电路分析
在静态情况下,电容C1、C2相当于开路,其直流通路如图3-6所示。
图3-6 射极输出器的直流通路
仿照前述分析共发射极放大电路的方法,可得出
IC=βIB,IE=(1+β)IB
UCE=UCC-IERE
3.2.2 共集电极放大器交流电路分析
这一电路的信号传输过程是:输入信号uI(放大的信号)→输入端耦合电容C1→VT基极→VT发射极→输出端耦合电容C2→输出信号uO。
图3-7所示电路是三极管发射极电阻将发射极电流变换成发射极电压变化的示意图。
图3-7 三极管发射极电阻将发射极电流变换成发射极电压变化的示意图
由图3-7可以看出,发射极电压与基极电压同时增大或同时减小,说明发射极电压与基极电压同相,这是共集电极放大器的一个重要特性。
考虑到电容C1、C2及电源UCC对交流信号而言相当于短路,可画出射极输出器的小信号模型,如图3-8所示。
图3-8 射极输出器的微变等效电路
(1)电压放大倍数
由图3-8所示的射极输出器的微变等效电路可得出
式中,=RL//RE
由上式可知以下两点。
①电压放大倍数接近于1,但恒小于1。这是因为rBE≪(1+β的缘故,因此。虽然没有电压放大作用,但仍具有一定的电流放大和功率放大作用,IE=(1+β23)IB。
②输出信号电压相位与输入信号电压相位相同,具有跟随作用。由可知,两者同相,这是射极输出器的跟随作用,故它又称为射极跟随器。
(2)输入电阻
输入电阻rI可从图3-8所示的微变等效电路中经过计算得出,即
利用射极输出器输入阻抗大的特点,在多级放大器系统中第一级放大器常采用射极输出器,这样,输入级放大器的输入阻抗比较大,信号源电路的负载就轻,使多级放大器与信号源电路之间的相互影响比较小。
(3)输出电阻
图3-9 计算输出电阻rO的等效电路
射极输出器的输出电阻rO可由图3-9所示的电路求得,将信号源短路,保留其内阻RS,RS与RB并联后的电阻为。在输出端将RL去掉,加一交流电压,产生电流,即可求出
通常
故
其中:=RS//RB
3.2.3 共集电极放大器的特点
共集电极放大器具有以下特点。
①有电流放大能力,无电压放大能力。
②输出电压与输入电压同相。
③输入电阻高,索取信号源的电流小,因为输入电阻高,它常被用作多级放大器的输入级。输出电阻低,它的带负载能力较强,所有它也常用作多级放大器的输出级。有时还将射极跟随器接在两级共发射极放大器之间,作为缓冲级,起到阻抗变换的作用。