其他组态放大电路——共集、共基放大电路；三种组态对比；复合管放大电路

共集放大电路

共集放大电路对于交流信号而言，他的收入是从基极输入而负载则是从发射极取输出信号。而这里采用的是射极偏置图左。当然也可以利用分压偏置来构成这样的电路，就得到了分压偏置共集放大电路图右。由于共基放大电路是从发射极输出，因此还有一个更加常用的名字叫做射极输出器。这个两个电路的性能是基本相似的。

首先对其进行静态分析将电容设为开路，就可以得到他的直流通路。基于对R_B、R_E支路的电压方程的讨论就可以得到 I_B 的表达式，进而通过输出回路来求解得到U_CEQ完成静态分析。由于这个电路采用的是射极偏置。因此，R_E 同样具有稳定静态工作点的作用。

电路动态分析。首先仍然得到他的交流通路。

将交流通路中的晶体管，用 h 参数等效模型替换，就会得到这个电路的微变等效电路。下面我们来看看电压放大倍数。电路结构变化但是求取电压放大倍数的思路没有变。仍然是将 I_B 作为中间量来分别表示U_o 和U_I 求取电压放大倍数。显然，可以看到U_i 是R_B 两端点之间的电压，当然也是r_be 、R_E 支路上的电压降，而这条支路上的电流恰恰就是跟I_B 有关的，所以列出这条支路的电压方程就可以得到想要的表达式。显然，这一部分的电压有两部分构成，一部分是 r_be 上的电压降，而 r_be 上的电流正好就是 i_b 所以是r_be乘以 i_b ，另外，一部分则是并联电阻R_E 和 R_L 上的电压降。两者电流是 i_e，也就是（1+β）i_b，因此，U_i 和i_b 的表达式 u_i = i_b r_be +（1+β）i_b R’_L 。再来看看 u_o 的表达式。u_o 是R_L 和R_E 两个并联电阻上的电压，电流显然是 i_e，所以可以写出 u_o 关于 i_b 的表达式 U_o =（1+β）i_b R’_L 。于是就可以得到这样一个共集放大电路的电压放大倍数如下图所示。由于电路结构变化了，所以电压放大倍数的形式也出现变化了。通过对这样一个是值得讨论，可以得出一些很重要的定性结论。首先跟共射放大电路相比，显然放大倍数前面的负号不见了，这也就意味着共集放大电路的输出和输入电压是同向的。同时在数值关系来看由于这个电压放大倍数的的分母比分子只是多了一个 r_be 。而 r_be 来说（1+β）R’_L 显然远远大于他。因此共集放大电路的电压放大倍数具有小于一但约等于一的特点。这就意味着，如果在 u_i 给予一个信号，在共集放大电路的坐下在输出的 u_o 上将会得到一个跟输入同向，而且大小几乎相同的输出信号。将这种特性称为跟随特性。也正因如此，共集放大电路除了叫射极输出器之外，还叫做射极跟随器。所以共集放大电路没有电压放大能力。

电流放大倍数等于输出电流 I_o 与输入电流I_i 的比值。这里忽略R_B 对 I_i 的影响以及R_E对输出电流 I_o 的影响，就可以得到共集放大电路的电流放大倍数就约等于I_E 比上 I_b等于1+β。通过这样的分析，可以发现，共集放大电路虽然没有电压放大能力，但是它具有和共射放大电路相当的电流放大放大能力。

输入电阻是从输入端口看进去的等效电阻，由于R_B 的这条支路是基本确定的。那么只要求出 R’_i 就可以得到整个电路的输入电阻。而 R’_i 仍然是端口电压比上端口电流。端口电流就是 i_b，端口电压显然就是r_be、R_E这条支路的电压，也就是 u_i，之前已经得到了 u_i 跟i_b 的关系，因此就可以得到 R’_i 的表达式。所以，共集放大电路的输入电阻是下图中一种形式。和之前的共射放大电路的输入电阻约等于 r_be 相比，显然共集放大电路的输入电阻要大得多。可以达到几十千欧到几百千瓦的量级。而且在公式中还出现了负载，说明共集放大电路的输入电阻还和负载有关。

输出电阻仍然是从输出端看进去的戴维南等效电阻，我们仍然利用三步走的方法。第一步断开负载，第二步将信号源置0 ，第三步外加激励产生 i_o 求取输出电阻，就可以得到如图所示的求取输出电阻的电路。

由于这个电路不好看，还是习惯性的把信号源放在左侧简化这个电路。就得到了这样一个电路。对这个电路来求解输出电阻，如果能求出R’_o 就可以得到整个的输出电阻。R’_o也同样等于端口电压比上端口电流。端口电压显然是下图中间三个（r_be、R_S、R_B）串并联电阻上的电压降，而这个上面的电流就是 i_b 。那么就可以写出这个电压的表达式，同时可以注意端口电流是 i_e，也就是（1+β）i_b 。进而就可以得到 R’_o 是下图中的形式。将其与 R_E 并联就得到了 R_o 的表达式。在这样一个式子中可以看到，r_be 是一个1kΩ左右电阻，R’_s 是信号源内阻R_s 与R_B 的并联，显然这个电阻也非常小。两个比较小的电阻还要除上一个几十上百的1+β，因此。这一部分的阻值显然是很小的，所以共集放大电路的输出电阻就约等于(r_be+R’_s)/(1+β)。通过这样的分析，也可以得出重要的结论就是共集放大电路的输出电阻相比于共射放大电路来说要小得多，通常在几十Ω到几百Ω之间。而且输出电阻与信号源的内阻还有关系。而根据输出电阻的等效电路，当负载变化的时候，共集放大电路的输出电压几乎不会发生变化，这也就意味着共集放大电路具有恒压输出的特点，这也就是所说的带负带能力强。

共集放大电路的基本特点
（1）没有电压放大能力，但能够放大电流，因此具有功率放大作用。
（2）输出电压与输入电压的相位相同，输出电压和输入电压的波形几乎相同，故又名射极跟随器。
（3）输入电阻高且与R_L有关，减小信号源到放大电路的信号衰减，信号获取能力强。
（4）输出电阻小且与R_s有关，具有恒压输出特性，带负载能力强。

共基放大电路

输入信号 u_i 从射极输入，负载从集电极取输出信号，所以这是一个共基放大电路。仍从静态和动态两个角度对电路进行分析。

首先进行静态分析，将电容视为开路就可以电路的直流通路，显然是一个分压偏置，根据之前对分压偏置的估算法就可以得到这个电路的工作点如下图所示，由于此电路采用分压偏置可以较好地稳定静态工作点。

进行动态分析，将电路中的电容视为短路，并且将 V_CC 对地短路，就可以得到共基放大电路的交流通路如下图。在交流通路中，可以发现，此时输入回路和输出回路显然共用的是基极。因此，更能说明它是一个共基放大电路。将交流通路中的晶体管替换为 h 参数等效模型，就可以得到共基放大电路的微变等效电路。这里特别要注意，无论模型怎么画，方向怎么换，电流的参考方向应和晶体管的实际电流方向一致。

首先来看电压放大倍数，和之前思路是一样的，利用 i_b 来表示 u_o 和 u_o 求得电压放大倍数。U_o是R_C和R_L这两条支路上的电压，同时这两条支路的总电流是i_c，也就是 β i_b，考虑到电压和电流的极性关系得到如下图中 U_O 的关系。再来看 u_i 和 i_b 的关系。u_i 是R_E 两端的电压，当然也是 r_be 两端的电压，之所以选择 r_be 这条之路，就是因为这条支路上的电流恰恰就是 i_b ，考虑到电流和电压的极性关系，可以得到 u_i 的表达式如下图中所示。就可以得到共基放大电路的电压放大倍数下图所示。跟之前的共射放大电路的电压放大倍数就差一个负号，所以共基放大电路还是具有较强的电压放大作用的，而且输入和输出电压信号是同向的关系。

电流放大倍数仍然是输出电流 i_o 与输入电流 i_i 的比值。这里忽略 i_c 对输出电流的影响，以及i_e 对输入电流的影响，就可以得到共基放大电路的电流放大倍数 α，也就是所定义的共基电流放大系数。而这个系数在数值上有小于 1 且约等于 1 的特点。这就意味着共基放大电路虽然能够放大电压，但是它几乎不能放大电流。表现出一种电流跟随的特性，而放大的体现是功率上的放大。而共基放大电路虽然有较好的电压放大能力，但是由于他没有电流方的能力，所以总体的放大性能仍然不如共射放大电路。

输入电阻求取的方式仍然是U_i 比上 I_i，这里只要把 R’_i 求出来就可以得到的输入电阻。R’_i 是端电压比端电流，端电压实际上就是U_i ，而端口电流是 i_e 。考虑到电压和电流的极性关系，就可以得到R’_i 的表达式如下图所示。因此，共基放大电路的输入电阻表达式就如下图所示。从阻值上来看，显然 r_be /（1+β）远远小于R_E，因此可以看到共基放大电路的输入电阻 r_be /（1+β）。经过这样的分析，可以发现共集放大电路的输入电阻非常小。通常在几十Ω左右。而在输出电阻方面，求取的方法仍然是三步走，第一步断开负载，第二部信号源置 0，第三部外加激励求取输出电阻。在这样的电路下，由于信号源置 0使得输入回路没有电流，而外加的激励电压 u_o 又无法作用于输入回路，这就使得基极电流 i_b 为零， i_b 必然使得 β i_b 这样一个受控电流源可以视为开路。因此，可以得到共基放大电路的输出电阻仍然等于R_C 。和共射放大电路一样，输出电阻也比较大。

共基放大电路的基本特点和应用

★ 共基放大电路电压放大能力强，且输出电压与输入电压同相，但不能放大电流，具有功率放大能力。
★ 共基放大电路的输入电阻低，输出电阻与共射放大电路相同。

共基极放大电路的输入阻抗很小，会使输入信号严重衰减，不适合作为电压放大器，但可以作为“电流缓冲器”（Current Buffer）使用。

★ 共基放大电路的高频性能良好，通频带在三种组态的放大电路中最宽。

共基放大电路适用于宽频带和高频情况，稳定性较好的场合。共射-共基级联的高频调谐放大

三种组态放大电路对比

特点和应用

（1）共射电路：电压增益和电流增益都较高，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有很大关系。由于具备这些优点，它是最常用的一种组态，而且还可以将多个共射放大器级联起来，构成多级放大器，以获得更高的增益。

（2）共集电路：只放大电流、不放大电压，有电压跟随作用。所以不能用多个共集电路组成多级放大电路。但其在三种组态中，输入电阻最高，输出电阻最小，常用于多级电路输入级、输出级，以及作中间缓冲级。

（3）共基电路：只放大电压，不放大电流，有电流跟随作用，所以也不宜单纯由共基电路组成多级电路。其输入电阻小，输出电阻高, 可用作恒流源。从目前我们所看到的这些特性，还看不出它突出的优点，实际上共基放大电路的通频带很宽，在高频和宽带的领域，它是大有用武之地的。

复合管放大电路

用两只或多只三极管按一定规律进行组合，等效成一只三极管，称为复合管，又称达林顿管。

常用的复合管类型

组成复合管的原则
1、在前后两个三极管的连接关系上，应保证前级三极管的输出电流与后级三极管的输入电流的实际方向一致。
2、外加电压的极性应保证前后两个三极管均为发射结正偏，集电结反偏，使两管都工作在放大区。
3、为实现放大，应将前一只管子的集电极或射极电流作为第二只管子的基极电流。

不同类型晶体管组成的复合管，其类型取决于第一个管子

首先来考察它的电流放大系数。这里注意到，整个复合管的基极电流 i_B 就是 T₁ 管的基极电流 i_B，所以 i_B = i_B1 。这样基于C点的基尔霍夫电流定律，i_C = i_C1+i_C2，而i_C=β i_B，所以有 i_C =β₁ i_B1 +β₂ i_B2 这样的一个表达式。这里需要注意的是，由于第一次管子的射极电流就是第二次管的基极电流。因此，i_B2=(1+β₁) i_B1 。代入以后，得到了i_C 的表达式。而 β 的定义就是i_C 比上 i_B，所以整个复合管的电流放大系数就表现出约等于 β₁ β₂ 这样一个结论。通过和单管相比，发现复合管的电流放大系数要大大提高了。

再来看，输入电阻 r_be 。输入电阻 r_be 的定义是u_BE 比上 i_B，对于这样一个复合管来说，它的 u_BE 等于T₁管和 T₂ 两个u_BE 的和，也就是 i_B1 r_be1 +i_B2 r_be2 。而这里同样注意到 i_B2=(1+β₁) i_B1，所以可以得到复合管的输入电阻 r_be 的表达式。和单管相比，显然复合管的输入电阻也大了很多。

用同样的方式，还可以得到其他三种类型的复合管的电流放大系数和输入电阻。通过对这样的结论进行统计，可以得出以下两个非常重要的结论。

★ 同类型的三极管组成复合管：β ≈β₁ β₂，r_be = r_be1 +（1+β₁） r_be2
★ 两个不同类型的三极管组成复合管：β ≈β₁ β₂，r_be = r_be1

复合管共射放大电路。可以看到，由于（1+β₁） r_be2远远大于r_be1 。而（1+β₁）又约等于β₁ ，相消以后可以发现，此时复合管的共射放大电路，它的电压放大倍数与单管共射放大电路的电压放大倍数是相当的，再来看看输入电阻和输出电阻。显然，由于这样复合管的加入，使得输入电阻大大的提高了。而输熟练度则保持不变。除此之外，我们还应该知道的是，共射放大电路的电流大倍数就约等于晶体管的电流放大系数 β。而复合管的替代使得这样一种复合管的共射放大电路的电流放大能力得到显著的提升。

同样，也可以用复合管来构成共集放大电路。那对于共集放大电路来说，仍然可以将原来公式中的 β 替换成 β₁ β₂，将r_be 替换成 r_be1 +（1+β₁） r_be2，得到复合管共集放大电路的电压放大倍数，输入电阻和输出电阻。通过跟单管共集放大电路相比，可以发现此时输入电阻进一步的增大，而输出电阻进一步减小。使得我们共集放大电路的优势更加明显。由此可见，复合管的加入是改善放大电路的有效手段之一。