如今在三極管的應(yīng)用電路中,，越來越多的開關(guān)電路被MOSFET取代。 場效應(yīng)晶體管（FET）為壓控型器件,，驅(qū)動簡單,，速度快，驅(qū)動能耗低,，因此更加廣泛的應(yīng)用在開關(guān)電路中,。 本文將對一些三極管典型的放大應(yīng)用電路進行比較深入和分析和仿真,。
1、基本放大電路
回顧一下學(xué)校的課程知識,，基本三極管的電路圍繞著三種基本的放大電路進行學(xué)習(xí)：共射極放大電路,，共集極放大電路，共基極放大電路,。 這三大電路在分立晶體管時代應(yīng)用十足的廣泛,，現(xiàn)在基本已經(jīng)被性能更強大和穩(wěn)定的OPA電路所取代，或者在各種模擬IC里面才能找到它的身影,。
OPA簡單易用,，但是想要更深入地了解OPA，我們有必要“溫故而知新”,。
在進行三種基本的放大電路分析之前,，我們需要明確一個基本的準(zhǔn)則：三極管是一個受控的電流源！ 需要注意的是這個受控電流源是有邊界的（電壓軌）,！基于這兩個基本的準(zhǔn)則,，不管什么樣的三極管放大電流都可以分析的明明白白。
1.1 共射極放大電路
如下圖1.1所示,，這是一個簡化的共射極電路模型，其包含了一個放大電路最基本的結(jié)構(gòu)：偏置-輸入-轉(zhuǎn)換-輸出,。 Vbias為偏置電壓,，偏置電壓的作用是確定電路的靜態(tài)工作點。 為什么（放大）電路需要靜態(tài)工作點呢,？ 因為需要晶體管工作在“線性區(qū)”,，一旦晶體管工作在線性區(qū)，根據(jù)《電路》理論就可以直接將電路問題轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)問題了,。
輸入電壓V1和偏置電壓Vbias可以利用疊加定理：Vout=Vout（V1響應(yīng)分量）+Vout（Vbias響應(yīng)分量）,。 其中，Vbias為直流分量,，V1為交流分量,，我們先將輸入信號拆分成直流+交流的形式，這一點很重要,。
關(guān)于BJT晶體管上一節(jié)我們講過：在線性工作區(qū)滿足Ic=β*Ib的受控恒流源模型,。
這個時候我們控制Vbias在一個中間值狀態(tài)，也即是Ib（bias）=（Vbias-0.7V）/R1=1.8mA,，Ic（bias）=β*Ib（bias）,，該電流即是電路的靜態(tài)工作電流。 三極管的關(guān)鍵參數(shù)β是使用DC Gain=hFE進行表示的,，這里說明一下對于低頻放大電路不考慮三極管器件本身的寄生參數(shù)影響（帶寬無限大）,！所以，進行交流分析三極管的“AC Gain”=DC Gain=hFE。 一般三極管的hFE根據(jù)管子的應(yīng)用場景不同,，大約在幾十到幾百之間,。
靜態(tài)工作點我們已經(jīng)根據(jù)電路原理算出來了，那么交流電路是不是可以通過同樣的電路求解方法呢,？ 當(dāng)然可以,！ 但是，為什么課本上總是告訴我們：“交流等效電路需要將VCC和GND短路”,？其實,，這里面需要一個前提條件：小信號！ 何為小信號,，就是我們認(rèn)為這個輸入信號的交流量V1足夠小,，不足以改變?nèi)龢O管電路工作狀態(tài)，保持在“線性工作區(qū)”,。 保持在線性工作區(qū)的三極管交流電路,，Vbias=0（也即是短路），同樣Vcc也是認(rèn)為是直流電壓源,，在直流偏置電路中已經(jīng)完成了直流量的響應(yīng)計算,！ 因此也需要Vcc=0（也即是短路）。 那么可以得到圖1.2所示的小信號交流電路模型,！ 至此,，完成了一個典型三極管放大電路的分析和求解過程，仿真結(jié)果如圖1.3所示,，可以看出輸出信號和輸入信號的相位是相反的,。
圖1.1 共射極放大電路
圖1.2 共射極放大電路小信號等效
圖1.3 共射極放大電路的仿真輸出
1.2 共集極放大電路
如圖1.4所示，為集電極放大電路,，和共射極電路相比該電路將集電極直接接入Vcc1,，那么由小信號等效電路可知Q2的集電極將短接到GND，成為參考平面,，因此為共集電極放大電路,。 可以看出，隨著Vin1的增加,，Ic電流增加,，Ie電流增加，Vout1電壓增加,，輸出信號Vout1和輸入信號Vin1同相位,。 如圖1.5所示，為電路的仿真波形,。
從波形上可以看出輸入和輸出基本上保持了一致,，存在一定的固定電壓差（三極管的BE壓降）,，由于輸出機為三極管的發(fā)射極，因此該電路也被稱為“射極跟隨器”,。 幾乎沒有放大的作用,！ 但是，其優(yōu)秀的阻抗特性可以用于各種緩沖級電路中,。 對于大增益的三極管Ib電流可以控制非常小≈0,，因此理想情況下輸入阻抗無窮大； 而輸出直接從發(fā)射極引出,，沒有其他線路分走電壓,，因此輸出阻抗近似無窮小。 這個特性幾乎不影響前級的輸出信號,，同時具有很強的后級帶載能力,！
圖1.4 共集電極放大電路
圖1.5 共集電極放大電路仿真輸出
1.3 共基極放大電路
如圖1.6所示，為共基極放大電路,。 從結(jié)構(gòu)上看,，Vbias2提供直流偏置點，在小信號電路中Q3的基極接到GND,，因此為共基極放大電路,。 先看下如圖1.7所示的仿真波形，可以看出輸出的波形和輸入的波形是同相位的,，由于Ic≈Ie,，因此交流放大倍數(shù)約等于R6/R7=5。
圖1.6 共基極放大電路
圖1.7 共基極放大電路仿真輸出
同樣都有放大信號的作用,，共射極放大電路和共基極放大電路有什么區(qū)別呢？
在實際的放大電路中,，需要將交流信號在直流偏置點上進行疊加,，電路的關(guān)鍵在于交流耦合。這里引申下交流耦合,，實際電路中沒辦法設(shè)置很多的偏置電源進行工作點確定,，如圖1.8是兩個實用的共射極放大電路，左圖為直接耦合,，Rb1,Rb2分壓為電路提供直流偏置點,，u1作為輸入信號如果含有直流分量，那么電路的直流偏置點將會發(fā)生“漂移”,，這可能導(dǎo)致電路離開線性工作區(qū),，這是我們不希望看到。因此,，我們更常用的是使用右圖的阻容耦合形式,，Rb確定電路的直流偏置點,，u1的交流分量通過C1進行疊加，這將不會影響到原來電路的直流偏置點,，能夠很安全的將電路保持在“線性工作區(qū)”,。但是這里有一個問題，C1和Rb構(gòu)成了RC濾波器結(jié)構(gòu),，這就注定該電路的頻率帶寬不能做得太高,！
圖1.8 共射極的兩種耦合形式
所示為兩種三極管的共基極電路。Rb1和Rb2構(gòu)成了電路的直流偏置電壓,，Cb為去耦電容,，Cb的交流阻抗≈0，將Rb2電阻短路,。由于發(fā)射極的交流阻抗為零,，因此和耦合電容無法構(gòu)成RC濾波器（R=0），帶寬可以獲得極大的提高（約等于三極管自身的帶寬）,。但是輸入阻抗很小,，對前級的驅(qū)動能力要求比較高，同時輸出阻抗為Rc,，和共射極放大電路相當(dāng),。
圖1.9 共基極放大電路的交流耦合
2、基本放大電路的應(yīng)用比較
我們稍微比較下三種基本的放大電路,，這里引用了參考資料5里面的結(jié)論：
?。?）共射電路：
電壓增益和電流增益都較高，輸入電阻在三種組態(tài)中居中,，輸出電阻與集電極電阻有很大關(guān)系,。由于具備這些優(yōu)點，它是最常用的一種組態(tài),，而且還可以將多個共射放大器級聯(lián)起來,，構(gòu)成多級放大器，以獲得更高的增益,。
?。?）共集電路：
只放大電流、不放大電壓,，有電壓跟隨作用,。所以不能用多個共集電路組成多級放大電路。但其在三種組態(tài)中,，輸入電阻最高,，輸出電阻最小，常用于多級電路輸入級,、輸出級,，以及作中間緩沖級,。
（3）共基電路：
只放大電壓,，不放大電流,，有電流跟隨作用，所以也不宜單純由共基電路組成多級電路,。 其輸入電阻小,，輸出電阻高，
可用作恒流源,。 從目前我們所看到的這些特性,，還看不出它突出的優(yōu)點，實際上共基放大電路的通頻帶很寬,，在高頻和寬帶的領(lǐng)域,，它是大有用武之地的。
如圖2.1所示,，為三種基本放大電路的參數(shù)比較,。
圖2.1 基本放大電路的比較
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