共集电极放大电路设计指南

图2.5.1（a）是共集电极放大电路的原理图，图2.5.l（b）、（c）分别是它的直流通路和交流通路。由交流通路可见，负载电阻RL接在BJT的发射极上，输入电压ui加在基极和地（即集电极）之间，而输出电压uo从发射极和集电极之间取出，所以集电极是输入、输出回路的共同端。由于uo从发射极输出，所以共集电极电路又称为射极跟随器。

图2.5.1　共集电极放大电路

1.静态分析

由图2.5.1（b）可知，由于电阻R对静态工作点的自动调节（负反馈）作用，该电路的Q点也有较好的稳定性。

由直流通路的输入回路可得

由BJT的电流分配关系得

由直流通路的输出回路得

2.动态分析

用BJT的小信号模型取代图2.5.1（c）中的BJT，即可得到共集电极放大电路的微变等效电路，如图2.5.2所示。

图2.5.2　共集电极放大电路的微变等效电路

由图2.5.2可分别写出ui、uo的表达式：

则电压增益：

式中。

式（2.5.4）表明，共集电极放大电路的电压增益Au＜1，没有电压放大作用。输出电压uo和输入电压ui的相位相同。当时，Au≈1，即输出电压uo约等于输入电压ui，因此共集电极放大电路又称为射极电压跟随器。

根据输入电阻的定义求得Ri的表达式为

由式（2.5.5）可知，共集电极放大电路的输入电阻较高，而且和负载电阻RL的大小有关。如果共集电极放大电路所接负载不是电阻RL，而是一级放大电路，则其输入电阻就与后一级放大电路的输入电阻有关。

计算输出电阻的等效电路如图2.5.3所示。根据定义，输出电阻表示为

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图2.5.3　计算共集电极放大电路Ro的等效电路

在测试电压ut的作用下，相应的测试电流为

式中由此可得输出电阻Ro：

式（2.5.6）说明，射极电压跟随器的输出电阻由射极电阻Re与电阻两部分并联构成，这后一部分是基极回路的电阻折合到射极回路时的等效电阻。通常有，所以

由Ro的表达式可知，射极电压跟随器的输出电阻与信号源内阻Rsi有关。如果共集电极电路的输入信号来自前一级放大电路的输出，则其输出电阻就与前一级放大电路的输出电阻有关。

由于通常情况下信号源内阻Rsi很小，且，rbe一般在几百欧至几千欧，而β值较大，所以共集电极放大电路的输出电阻很小，一般在几十欧至几百欧。为降低输出电阻，可选用β值较大的BJT。

以上分析说明，共集电极放大电路的特点是：电压增益小于1而接近于1，输出电压与输入电压同相。即共集电极放大电路没有电压放大作用，只有电压跟随作用；输入电阻高，输出电阻低。正是因为这些特点，使得共集电极放大电路在电子电路中应用极为广泛。例如利用它输入电阻高、从信号源吸取电流小的特点，将它作多级放大电路的输入级。利用它输出电阻小、带负载能力强的特点，又可将它作多级放大电路的输出级。同时利用它的输入电阻高、输出电阻低的特点，将它作为多级放大电路的中间级，可以隔离前后级之间的相互影响，在电路中起阻抗变换的作用，这时可称其为缓冲级。

例2.5.1　电路如图2.5.4所示，已知BJT的β=50，UBEQ=-0.7 V，试求该电路的静态工作点Q、Au、Ri、Ro，并说明它属于什么组态。

图2.5.4　例2.5.1的电路图

解：该电路的直流通路和小信号等效电路分别如图2.5.5（a）、（b）所示。由直流通路可知：

注意：对于PNP型管来说，直流电压的极性及直流电流的方向均与NPN型管相反。

图2.5.5　图2.5.4所示电路的直流通路和微变等效电路

BJT的输入电阻为

由图2.5.5（b）可见：

所以

在此电路中，输入信号ui由BJT的基极输入，输出信号uo由发射极输出，集电极虽然没有直接与共同端连接，但它与Re既在输入回路中，又在输出回路中，所以仍然是共集电极组态。电阻Rc（阻值较小）主要是为了防止调试时不慎将Re短路，造成电源电压VCC全部加到BJT的集电极与发射极之间，使集电结和发射结过载被烧坏而接入的，称为限流电阻。