共集放大電路的交流分析

共集放大電路的公共端為集電極，輸出信號Vo從射極取出。且由于共集放大電路的電壓放大倍數(shù)Av近似于1（即輸出電壓等于輸入電壓），因此常被稱作射極跟隨器（emitter-follower）。由于共集放大電路和共射放大電路的形式非常類似，僅僅是從不同的極取出輸出信號，因此也有：固定偏置、分壓偏置等不同形式的電路。

射極跟隨器的作用主要是用于阻抗匹配（impedance-matching）。它的輸入阻抗非常高、且輸出阻抗很低（與固定偏置共射放大電路的特點(diǎn)正好相反），因而可以在多級放大電路中，作為中繼來使用，使得電路達(dá)到比較理想的輸入輸出效果。

1. 固定偏置

典型的固定偏置的射極跟隨器電路如下圖所示：

圖4-07.01?

將上圖中的BJT晶體管替換成re等效模型后的交流等效電路如下圖所示（注意下圖中的所有電量符號都變成了交流的相量形式）：

圖4-07.02?

和前面分析共射放大電路時類似，為分析簡便起見，我們暫不考慮輸出電阻ro的影響。（前面我們在共射放大電路的分析中已經(jīng)演示過如何考慮ro的影響進(jìn)行計(jì)算了，如果你完全掌握了那個推算方法，這里關(guān)于ro的影響就可以完全自己推啦。）

● 輸入阻抗：

輸入阻抗的計(jì)算方法和前面射極偏置電路的計(jì)算方法相同：先求出不含RB時，直接從BJT輸入端看入的“僅BJT的輸入阻抗”Zb，然后再用Zb和RB并聯(lián)得到。

對BJT的輸入端列寫KVL方程可得：

則從BJT輸入端看入的等效電阻Zb為：

通常RE為kΩ級，遠(yuǎn)大于幾個歐姆級的re，如果需要的話，上式可進(jìn)一步近似為：

算出Zb后，輸入阻抗為RB和Zb的并聯(lián)：

● 輸出阻抗：

我們下面采用標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算輸出阻抗Zo：首先將輸入端Vi短接，然后在輸出端施加一個Uo的外電源，通過計(jì)算Uo/Io來計(jì)算Zo，由于上面的圖4-07.02僅是用來說明用re模型替換成等效電路的概念的，直接用它來對電路求解顯得有點(diǎn)怪異，為方便列方程計(jì)算，我們將其變一下形，如下圖所示：

圖4-07.03?

上圖可以通過對3個KVL回路列方程求解。但是由于此圖結(jié)構(gòu)比較簡單，我們直接使用觀察法來求解：觀察上圖，我們可以得到關(guān)于Uo的兩個計(jì)算式：

從上面兩個等式我們可以得到Ib和Io的關(guān)系式：

將上式代入前面的任何一個Uo表達(dá)式，可得：

由于β≈β+1，我們在上式分子分母同除β可得：

通常由于RE?re，故上式可近似為：

● 電壓放大倍數(shù)：

我們先分別列寫出Vo和Vi的表達(dá)式：

然后將他們相比即可得到電壓放大倍數(shù)Av：

考慮到β≈β+1，上式可近似為：

由于re一般為幾個歐姆，而RE一般在kΩ級，所以射極跟隨器的電壓放大倍數(shù)Av一般都略小于1。

這里電壓放大倍數(shù)Av符號為正，說明輸入信號Vi和輸出信號Vo是同相的。

2. 分壓偏置

分壓偏置的射極跟隨器電路如下圖所示：

圖4-07.04?

與固定偏置相比，分壓偏置的射極跟隨器的靜態(tài)工作點(diǎn)更加穩(wěn)定。交流分析方法和上面幾乎完全相同，結(jié)果也大致相同，僅是輸入阻抗計(jì)算時的RB換成了：RB1∥RB2。

另外，還可以通過為射極跟隨器添加集電極電阻RC，加入RC僅僅用于調(diào)整輸出端的靜態(tài)工作點(diǎn)，不會影響輸入阻抗、輸出阻抗和電壓放大系數(shù)的計(jì)算公式，其電路如下圖所示：

圖4-07.05?

下面我們通過一個實(shí)際計(jì)算案例，看看射極跟隨器的輸入和輸出阻抗是不是真的有那么理想。

案例4-7-1：對于下圖的射極跟隨器，使用re等效模型試求：（1）re的值；（2）輸入阻抗Zi；（3）輸出阻抗Zo；（4）電壓放大倍數(shù)Av。

圖4-07.a1?

解：（1）re的值由流過三極管發(fā)射結(jié)的靜態(tài)工作電流（即IE）決定：

?

?

（2）輸入阻抗Zi為Zb和RB的并聯(lián)：

?

（3）輸出阻抗Zo為：

（4）電壓放大倍數(shù)Av為：