共集电极放大器重要特性
发布时间: 14:16:12
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&& 1．共集电极放大器放大电流而无电压放大能力特性& &&& 共集电极放大器只有电流放大能力，没有电压放大能力。
&&& (1)具有电流放大能力理解方法。共集电极放大器的输入信号电流是三极管基极电流，而输出信号电流是发射极电流，由于发射极电流远大于基极电流，即发射极电流IE等于（1+β）IB（IB是基极电流），因此共集电极放大器具有电流放大能力，即电流放大倍数大于l。&&& (2)没有电压放大能力理解方法。在共集电极放大器电路中，输入信号电压是基极上的电压，而输出信号电压是发射极上的电压。对于NPN型三极管而言，发射极上电压总是比基极上电压低0.6V左右（硅管），这样VT1管发射极电压低于基极电压，所以电压放大倍数小于l而非常接近于l，这说明共集电极放大器只有电流放大而没有电压放大能力。
&&& 2．共集电极放大器输出信号电压与输入信号电压同相位特性&&& 共集电极放大器中，输出信号电压相位与输入信号电压相位相同，即输入信号电压在增大时，输出信号电压在增大；输入信号电压在减小时，输出信号电压在减小。&&& (1)相位特性理解方法。当输入信号电压在增大时，即基极上信号电压增大，使VT1管基极电流增大，发射极电流也随之增大，流过发射极电阻R2的电流增大，在电阻R2上的电压降增大，即发射极上的输出信号电压在增大。&&& 白此可知，基极信号电压增大时，发射极上的信号电压也在增大，所以它们之间是同相位的。&&& 如果VT1管基极上的信号电压在减小，则VT1管基极电流减小，发射极电流也随之减小，流过发射极电阻R2的电流相应地减小，在电阻R2上的电压降减小，即发射极输出信号电压在减小。由此可知，基极信号电压减小时，发射极上的信号电压也在减小，所以它们之间是同相位的。&&& (2)另一种理解方法。当三极管VT1发射结（基极与发射极之间的PN结）正向导通之后，在这一PN结上的电压降基本不变，在一定范围内基极电压增大时，发射极电压也增大，基极电压减小时，发射极电压也减小，这说明共集电极放大器的输出信号电压与输入信号电压相位相同。
&&& 3．共集电极放大器输出阻抗小特性&&& 共集电极放大器的输出阻抗比较小，这也是这种放大器的一个优点。&&& 共集电极放大器的这种特性称为发射极电压跟随特性，即发射极电压跟随基极电压变化而变化，所以共集电极放大器电路又称为射极跟随器。又由于共集电极放大器的输出信号是从三极管发射极上取出的，因此它又称为射极输出器。&&& 射极跟随器、射极输出器都是指共集电极放大器。&&& 在多级放大器电路系统中，前一级放大器是后一级放大器的信号源电路，放大器昀输出阻抗就是信号源电路的内阻，信号源的内阻小，说明可以输出更大的信号电流，显然内阻小是有益的。共集电极放大器输出阻抗小，带负载能力强，所以能够为后级电路输出足够大的信号电流。&&& 这里可以举一个日常生活中常见的例子来说明信号源内阻对输出电流的影响问题：一节旧电池，若用万用表测量它的电压，会有1.2V左右，但它不能使小电珠发光，这是因为旧电池内阻已经很大，旧电池能够输出的电流很小。而新电池内阻很小，可以输出足够大的电流给负载。
&&& &4．共集电极放大器输入阻抗大特性&&&&& 共集电极放大器的输入阻抗比较大，这是这种放大器的一个优点。&&& 放大器的输入阻抗是前一级放大器或信号源电路的负载，当负载阻抗大时（就是放大器的输入阻抗大），要求前级放大器输出的信号电流就小，这样对前级放大器的负载就轻。换言之，当放大器输入阻抗比较大时，只要有比较小的前级输入信号电流，放大器就能够正常地工作。
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共集电极放大器,共集电极放大器是什么意思
共集电极放大电路是三种晶体管放大电路中一种.它的输入信号与输出信号的公共端是三极管的集电极。又由于输出信号是从发射极引出的，因此这种电路也称为射极输出器、电压跟随器。
图1所示的是阻容耦合共集电极放大电路。由图可见，放大电路的交流信号由晶体管的发射极经耦合电容C2输出，故名射极输出器。
图1射极输出器的交流通路可见，集电极是输入回路和输出回路的公共端。 输入回路为基极到集电极的回路，输出回路为发射极到集电极的回路。所以，射极输出器从电路连接特点而言，为共集电极放大电路。
射极输出器与共射放大电路相比，有着明显的特点.
共集电极放大电路的特点:
1.射极输出器的电压放大倍数恒小于1，但接近于1. 输出电压紧紧跟随输入电压的变化而变化。因此，射极输出器也称为电压跟随器。尽管射极输出器无电压放大作用，但射极电流Ie是基极Ib的（1+β）倍，输出功率也近似是输入功率的（1+β）倍，所以射极输出器具有一定的电流放大作用和功率放大作用。
2. 射极输出器的输入电阻比共射放大电路的输入电阻要高。射极输出器的输入电阻高达几十千欧到几百千欧。
3. 射极输出器的输出电阻与共射放大电路相比是较低的，一般在几欧到几十欧。
综上所述，射极输出器具有电压放大倍数恒小于1，接近于1，输入、输出电压同相，输入电阻高，输出电阻低的特点；尤其是输入电阻高，输出电阻低的特点，使射极输出器获得了广泛的应用。常用于多级放大电路的输入级、输出级或缓冲级。
下表是晶体管三种基本放大器的性能比较.
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[电子百科] 共集电极放大电路――射极跟随器
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共集电极放大电路――射极跟随器
一、理论知识与预习要求本实验所采用的射随器的如图2.9所示．共集电极放大电路的输入比较大，而偏置电阻成为降低输入电阻的因素，故图中没有设置下偏电阻．
1．直流分析
根据图2.9所示电路，按照输出最大动态范围的要求，可以得到最佳静态工作点为.
很显然，如果将静态工作点调节到最佳静态工作点，则电路的最大不削峰正弦波输出幅度将接近但不超过4V。．
2．交流分析
(1)电压增益
根据图2.9所示电路的交流等效电路，可以得到电压增益的表达式为
显然负载电阻RL如果过小，将降低射极跟随器的跟随能力．例如，设R14一100 Q，根据电压增益表达式可以计算得到Av≈0. 82（假定静态工作点不变）．
同时，当电路的工作频率升高，则因为管子的电流放大倍数p值会降低，所以跟随能力也会变差．
(2)输入电阻
根据图2.9所示电路，可以得到输入电阻表达式
输入耦合为10 ruF，在1 kHz的工作频率下容抗大约为16 Q，显然对输入电阻的影响可以忽略不计．
(3)输出电阻
根据图2.9所示电路，可以得到输出电阻表达式
但是需要注意，图2.9所示电路中，输出电容（10 vF）在1 kHz工作频率下的容抗大约为16 Q，已经不能忽略不计，所以将会导致输出阻抗的上升，使得输出阻抗将会由原来的22 Q上升到27 Q．并且工作频率越低，这种影响越显著．
(4)动态范围
动态范围大小与放大器静态工作点的设置密切相关，静态工作点设置得过高或过低都会导致动态范围的缩小．如果按照前面直流分析中将静态工作点设置为最佳工作点，则图2.9所示电路的最大动态范围接近但不超过4V。．
放大器的低端截止频率越低，高端截止频率越高则放大器的带宽越宽，而低端截止频率取决于输入输出耦合电容的容量和放大器的输入电阻和负载电阻，高端截止频率则既取决于管子的特征频率，又与电路结构相关．
由于射随器的输入电阻比共射放大器的输入电阻高得多，故在相同的输入耦合电容的情况下，射随器的低端截止频率更低，同时，射随器中管子的集电结电容由于不存在米勒效应①，对高端频率特性的影响要小得多，故射随器的高端截止频率也要比共射放大器高得多一总之，射随器的带宽比共射放大器的带宽要宽得多.
所以，共射放大器的高端截止频率的决定性因素是管子的集电结结电容，而射随器的高端截止频率的决定性因素则是管子的发射结结电容②．
二、实验目的
①巩固对电子线路的直流和交流参数的测量原理和测量方法的学习．
②巩固对基本元器件的检测方法的学刁．
③熟练地列元件清单，
④巩固对电路的基本检查和故障判断的学习．
⑤形成正确的操作方法和良好的操作习惯．
⑥对射随器的电压增益、输入电阻和输出电阻建立数量级的概念．
⑦加深理解射随器的性能特点．三、实验任务及实验原理
1．元器件的基本检测
用数字万用表测量实验用电阻器的电阻值，器的电阻值及确定管子引脚，管子的口值，引线的通断等，根据电解电容器外壳上的标识确定其正负极．
2．在面包板上搭建电路
注意整个布局，以方便测量，检查故障为宜，电源线和地线最好采用面包板的
①跨接在放大器的输出端和反相输入端之间的电容可以等效到放大器的输入端，而等效电容的容量是原电容容量的(1+【Av|)倍，这种现象称为米勒效应，由于米勒效应影响，所以放大器的增益越高，则放大器的带宽越窄．
②一般管子的发射结结电容的容量比集电结结电容的容量大得多，甚至可以相差一个数量级．最上方和最下方的插fL.通电之前先检查电源电压是否正确，电路搭建完毕后检查一遍电路的连接，然后再通电．
3．电路直流状态的检测和调整
调节上偏电阻中的电位器Rw，使得发射极电位为8 V.此时发射极电流应该为1. 57 mA，而集电极一发射极压降应该为4 V.
4．电路交流参数的测量
需要测量的交流参数主要有电压增益、输入电阻、输出电阻、动态范围、带宽．
(1)电压增益的测量
将函数信号源产生的幅度和频率合适的正弦波信号作用到射随器的输入端，分别用交流电压表测量射随器输入端和输出端的正弦波幅度，输出端与输入端的幅度比即为增益．想想看，以什么为原则来判断输入信号的幅度和频率是否合适？
但是在采用交流电压表测量之前，首先需要用示波器观察射随器输出端的波形，在确定输出端的波形没有出现饱和截止失真后，再用交流电压表进行测量．否则需要降低输入信号幅度使得输出端的波形不出现饱和截止失真．
(2)输入电阻的测量
输入电阻的测量原理如图2. 10所示．从图中的射随器输入端的电路连接可以得到.
从测量方法上来看，也可采用一个可变电阻来代替Rs，调节可变电阻的大小，使得U。达到Us的一半，则可变电阻的阻值就与射随器输入电阻的值相等，同样，可变电阻的大小要略大于输入电阻的值.
测量中，信号源所给出的正弦波幅度可以比较大，达到伏特的数量级，――想想为什么？但是同样不能在输出波形出现饱和截止失真的情况下测量．
(3)输出电阻的测量
在图2. 10所示电路的输出端，U。。表示开路输出电压（即不接负载时输出电压），而U。，则表示带负载时的输出电压．很容易得到.
但是，为了减小测量误差，负载电阻R．，的取值应该与射随器的输出电阻大小在同等数量级上，所以负载电阻RI。不能够采用在图2.9所示电路中的取值，而应该取值在几十欧姆的范围，同时，在负载电阻取值比图2.9中小得多的情况下，放大器的动态范围将会发生较大改变（会比原来的动态范围小很多），故为了避免饱和截止失真，在测量输出电阻时，函数信号源的给出幅度要比较小，如取几十毫伏以内．
(4)动态范围
在测量动态范围时，电路的元器件参数采用图2.9所示参数，动态范围的测量原理和测量方法与实验一中单级共射放大电路动态范围的测量相同．按照图2.9所示的电路元器件参数，如果将静态工作点调节到最佳工作点，则动态范围应该可以达到接近4 Vp.
(5)带宽的测量
带宽的测量原理和测量方法与实验一中单级共射放大电路带宽的测量相同，但是射随器的带宽肯定比共射放大器的带宽要宽得多，按照图2.9所示的电路元器件参数，低端截止频率会更低，而高端截止频率会更高．
5．对测量结果的评佶
为了对测量结果的合理性和可信度进行判断，首先必须在理论上对电路指标进行定量估算．需要进行评估的电路指标有电压增益、输入电阻、输出电阻、动态范围.
带宽的估算一般不容易（主要是高端截止频率的估算需要了解管子的结电容参数等，并且计算较为复杂），以测量数据为准．但是最好与共射放大器的测量结果进行比较，以获得数量级的概念．但是需要注意的是，共射放大器和射随器中采用的管子必须是同型号的．因为不同型号的管子高频参数不同，则带宽也会有较大差别．
四、实验仪器与实验器材
1．仪器仪表清单┏━━━━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━┓┃
┃┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━┫┃
数字万用表
┃┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━┫┃
函数信号源
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交流电压表
┃┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━┫┃
模拟示波器
┃┗━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━┛
2．元器件清单┏━━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━┓┃
元器件类型
元器件位号
元器件型号（参数）
元器件数量
┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━┫┃
┃RJl-0. 25-51 k+l%
┣━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━┫┃
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┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━┫┃
┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━┫┃
┃CDl-10 luF 16 V
┣━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━┫┃
┣━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━┫┃
┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━┫┃
┃┗━━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━┛五、实验内容与实验步骤
1．静态工作点的调整与测量
用数字万用表监测管子发射极电位，调节上偏电阻中的电位器，使得管子发射极电位为8 V.此时管子的静态集电极电流大约为1.57 mA.将测量数据填入下表.┏━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━┓┃
理论计算值
实际测量值
┃┣━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━┫┃
基极电位VB
┃┣━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫
集电极电位Ve
┃┣━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫
集电极一发射极压降VCE ┃
┃┣━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━━━┫
┃┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━┛
2．交流参数的测量
(1)电压增益的测量
测量仪器连接如图2. 11所示，
将信号源的参数设置为：频率1 kHz，幅度500 mV。。，正弦波．
首先用示波器观察射随器输出端的波形，确定输出端波形没有发生饱和截止失真．输入端和输出端的电压幅度采用交流电压表测量，测量射随器输出端电压幅度时，其输出端必须按照图2.9所示连接负载电阻，将测量结果填入下表．
(2)输入电阻、输出电阻、动态范围和带宽的测量
请自拟实验记录表格，并画出测量连线图，根据需要进行说明和注释。
六、思考题与练习题
(1)从实验结果来看，射随器的输入电阻和输出电阻在什么数量级？
(2)从物理概念上如何理解射随器的输入电阻大，输出电阻小?
(3)将实验中的射随器的带宽测量结果与共射放大器的测量结果相比较，什么结论？
(4)射随器的电压增益小于1，这种组态的放大器有什么用？
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单项选择题共集电极放大电路的特点是(
)A．输入电阻小，输出电阻大 B．输入电阻大，输出电阻小C．电压放大倍数高 D．可用作振荡器
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4—2-共集电极放大电路与共基极放大电路
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··········
··········
&1令（*）=1，此时对应的频率叫特征频率，记为fT（即放大倍数为1，信号保持不变时的频率）。 且认为β0&&1， fT/ fβ &&1 ，β0= fT/ fβ，即 fT = β0 f β&1
一般有Cb‘e＞＞ Cb‘c 。也可以得到Cb’e 与Cb’c的关系： Cb’e=gm/(2πfT) – Cb’c &2 &3 BJT的共基极截止频率 fα 远大于共射极截止频率 fβ
处理输出回路时，由于输出回路电流比较大，所以可以得（2） 处理输入回路时，由于输入回路电流比较小，所以不能忽略 Cb’c的分流。 由(1)得: Vb’e-V0= (gmVb’e+V0/R’L)/jωCb’c 由(3)得: 1/ICb’c= 1/[jωCb’c(Vb’e-V0)]
= 1/[jωCb’c(Vb’e+gmR’LVb’e)]
定义ZM=Vb’e/ICb’c= Vb’e /[jωCb’c(Vb’e+gmR’LVb’e)]
= 1/[jωCb’c(1+gmR’L)] 即第（4）式
R为b’e间的等效电阻 (1)式：
把 Rb // rbe= Rb // ( rbb’+ rb’e)看成一个电阻R//, R//再与Rs分压Vs得到be间的压降，这一压降再在rbe与rb’e间分压得V’s
上图等效为下图的形式，这时只有输入回路含有电容元件，它与RC低通电路相似。
用 -180°表示中频范围内共射极放大电路的V。与Vs反相, －arctg(f/fH) 是等效电容C在高频范围内引起的相移，称为附加相移，这里的最大附加相移为-900，当f =fH，时，附加相移= -450 &1
类似例4.7.1 (1)gm=IE/VT (2)rb’e=β0 /gm (3)Cb’e=gm/(2πfT) – Cb’c
见（4.7.21 b两式） (4)CM1=(1+gmRC) Cb’c (5)C=Cb’e+CM1 (6)fH=1/(2πRC)
在低频范围内，BJT的极间电容可视为开路，而电路中的耦合电容、旁路电容的电抗增大，不能再视其为短路。据此可画出电路的低频小信号等效电路，如图4. 7. 13a所示
&1由此等效电路直接求低频区的电压增益表达式比较麻烦。因此需要作一些合理的近似。
(1)首先假设Rb= Rb1// Rb2远大于此放大电路的输入阻抗Ri，以至Rb的影响可以忽略（ Rb 开路）;
(2)其次假设Ce的值足够大，以至在低频范围内，它的容抗XCe远小于Re的值，它与电阻的并联约等于XCe的值。
(3) Ce&&Cb2 &1 得到：
图4. 7. 13b所示的简化等效电路。然后再将电容Ce折合到基极回路，用C’e表示，其容抗为X C’e= (1+β) X Ce 所以C’e =Ce/ (1+β) ; &2两电容的串联Cb1+C’e定义为C1 &2 &3图中受控电流源βIb与Rc的并联回路, Rc上的电流为βIb，压降为 βIb Rc。我们可以将受控电流源βIb转换成等效的电压源βIb Rc的形式。 &3 图4. 7. 13（c）的输入回路和输出回路都与图4.7.4所示的高通电路相似。 正弦量的相量表示法：页顶
&1AVSM是忽略基极偏置电阻Rb时的中频(即通带)源电压增益&1
低频响应具有fL1和fL2两个转折率，如果二者间的比值在四倍以上，则取值大的那个作为放大电路的下限频率。
需要指出的是，(*)中C1包含Ce的折算分量。由于Ce在射极电路里，流过它的电流Ie是基极电流Ib的(l+β)倍，它的大小对电压增益的影响较大，因此Ce是影响低频响应的主要因素。
&1 由于密勒效应的影响,共射极放大电路的带宽较窄。要增加带宽，就必须减小或消除密勒效应。共基极和共集电极放大电路满足这样的要求。下面将着重讨论共基放大电路的高频响应和上限频率。 &1 &2从4. 5. 2节的分析己知，共基极放大电路具有低输入阻抗、高输出阻抗和电流增益接近1。这里着重分析它的高频响应。&2 &3 （a）是图4.5.6共基极放大电路的交流通路；（b）是图4.5.6的高频小信号等效电路。（图4.5.6见下页ppt) &3 &4 （c）是（b）的简化图。由于在很宽的频率范围内Ib比Ic和Ie小得多，而且rbb’的数值也很小，因此b’点的交流电位≈0。由图（c）可见，集电结电容Cb’C接在输出端口，因而不
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