共集电极放大电路

在共集电极放大电路中，输入信号是由三极管的基极与发射极两端输入的，再由三极管的基极与发射极两端获得输出信号。因为集电极是共同接地端，所以称为共集电极放大电路。共集电极放大电路具有以下特性:

1、输入信号与输出信号同相;

2、电压增益低(≤1);

3、电流增益高(1+β);

4、功率增益低;

5、适用于电流放大和阻抗匹配电路。

画共集电极电路的交流通路和等效电路如图2.5.1(b)、(c) 所示，图中Rb=Rb1//Rb2。

(a)共 集电极电路 (b)交流通路

(1)输入电阻

由三极管的输入端向右看的输入电阻

(2.5.1)

式中 =Re// ，一般情况下 rce>>。上式表明共集电极电路的输入电 比基本共发

射极电路的输入电阻R'i 大得多。

实际上共集电极电路的 与具有电流负反馈共发射极电路的类似，可以用分析图2.3.8提到过的折合 概念直接得出，即将=Re//RL折合到基极回路时要增大1+b倍。

放大器的输入电阻: (2.5.2)

(2)电流放大倍数

( 2.5.3)

上式中的负号表明定义的电流方向Ie与实际的电流方向相反。

(3)电压放大倍数Av和源电压放大倍数Avs

电压放大倍数:

(2.5.4)

一般情况下都满足(1+b)R'L>>。 上式表明共集电极电路的电压放大倍数近似为1，输出电压与输入电压同相，因此又称为射极跟随器。

需要强调的是，对直流而言，射极电压比基极电压低零点几伏，对信号而言，共集电极电路的射极 电压近似等于基极电压。

源电压放大倍数: (2.5.5)

(4)输出电阻

画 求输出电阻的等效电路如图2.5.2，忽略的分流作用时，由图可列方程组

图2.5.2 求输出电阻的等效电路

上两式联立求解可得

由三极管的输出端向左看的输出电阻(2.5.6)

上式表明共集电极电路的输出电阻R'o比基本的共发射极 电路的输出电阻R'o小得多，并与信号源内电Rs有关。实际上R'o也可以用折合概念直接得出，上节指出，将射极电阻折合到基极要增大1+β倍，反过来将基极电阻折合到射极就要减小1+β倍。

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三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部

分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。三极管的结构示意图如图1所示，电路符号如图2所示。

共集电极电路

输入信号电压Vi加在基极，信号电压Vo由发射极输 出的电路称为共集电极电路，又称为射极输出器，如图2.5.1(a)所示。由于采用的是分压式偏置，静态工作点的计算与 图2.1.2完全相同，这里不再重复。

一只标志不清的晶体管三极管，可以用万用表判断它的极性，确定它是硅管还是锗管，并同时区分它的管脚。对于一般小功率管，判断时一般只宜用Rx1K档.步骤如下:

1.正测与反测将红黑表笔测晶体管的任意两脚电阻，再红黑表笔互换仍测这两脚电阻，两次测量电阻读数不同，我们把电阻读数较小的那次测量叫正测，我们把电阻读数较大的那次测量叫反测。

2.确定基极将晶体管三只管脚编上号1.2.3.万用表作三种测量,即1-2，2-3，3-1，每种又分正测和反测。这六次测量中,有三次属正测，且电阻读数个不相同。找出正测电阻最大的那只管脚，例如1-2，另一支管脚3便是基极。这是由于不论管或管，都为两个二极管反向连接而成。发射极，集电极与基极间的正测电阻即一般二极管正向电阻，很小。当两表笔接集电极和发射极时，其阻值远大于一般二极管正向电阻。

3.判别极性黑表笔接已确定的基极，红表笔接另一任意极，若为正测，则为NPN管，若为反测，则为PNP管。这是因为黑表笔接万用表内电池正端，如为正测，黑表笔接的是P端，晶体管属NPN型。如为反测，黑表笔接的是N端，晶体管属PNP型。

4.确定集电极和发射极对集电极和发射极作正测。在正测时，对NPN管黑表笔接的是集电极，对PNP管，黑表笔接的是发射极。这是因为不论正测或反测，都有一个PN结处于反向，电池电压大部分降落在反向的PN结上。发射结正偏，集电路反偏时流过的电流较大，呈现的电阻较小。所以对NPN管，当集,射间电阻较小时，集电极接的是电池正极，即接的是黑表笔。对PNP管，当集，射间的电阻较小时，发射极接的是黑表笔。

5.判别是硅管还是锗管对发射极基极做正测，若指针偏转了1/2--3/5，是硅管。若指针偏转了4/5以上，是锗管。这是因为电阻挡对基--射极作正测时,加在基射间的电压是Ube=(1-n/N)E，E=1.5v是电池电压，N是有线性刻度的某一直流电压的总分格数，n是表针在该刻度线上偏转的分格数。通常硅管U=0.6~0.7v，锗管Ube=0.2~0.3v。因此在测试时，对硅管，n/N约为1/2-3/5;对锗管，n/N约为4/5以上。另外，对于一般小功率的判别，万用表不宜采用Rx10或Rx1挡。以500型万用表测硅管来说明，该表内阻在Rx10挡是100欧，对硅管b.e极作正测是，电流达Ibe=(1.5v-0.7v)/100欧=8mA，测锗管时电流还要大，用Rx1挡电流更大，有可能损坏晶体管。至于Rx1k挡，该挡电池电压较高，常见的有1v,12v,15v,22.5v等几种，反测时有可能造成PN结击穿，故此挡也应慎用。

任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度;接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近:即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小;剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是要寻找的基极。

找出三极管的基极后，就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型。将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为NPN型管;若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。

找出基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e:(1)对于NPN型三极管，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是:黑表笔→c极→b极→e极→红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致("顺箭头")，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。(2)对于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是:黑表笔→e极→b极→c极→红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电极c。

我们先来说说集电极开路输出的结构。集电极开路输出的结构如图1所示，右边的那个三极管集电极什么都不接，所以叫做集电极开路(左边的三极管为反相之用，使输入为"0"时，输出为"1")。对于图1，当左端的输入为"0"时，前面的三极管截止(即集电极C跟发射极E之间相当于断开)，所以5V电源通过1K电阻加到右边的三极管上，右边的三极管导通(即相当于一个开关闭合);当左端的输入为"1"时，前面的三极管导通，而后面的三极管截止(相当于开关断开)。我们将图1简化成图2的样子。图2中的开关受软件控制，"1"时断开，"0"时闭合。很明显可以看出，当开关闭合时，输出直接接地，所以输出电平为0。而当开关断开时，则输出端悬空了，即高阻态。这时电平状态未知，如果后面一个电阻负载(即使很轻的负载)到地，那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了，所以这个电路是不能输出高电平的。

再看图三。图三中那个1K的电阻即是上拉电阻。如果开关闭合，则有电流从1K电阻及开关上流过，但由于开关闭合时电阻为0(方便我们的讨论，实际情况中开关电阻不为0，另外对于三极管还存在饱和压降)，所以在开关上的电压为0，即输出电平为0。如果开关断开，则由于开关电阻为无穷大(同上，不考虑实际中的漏电流)，所以流过的电流为0，因此在1K电阻上的压降也为0，所以输出端的电压就是5V了，这样就能输出高电平了。但是这个输出的内阻是比较大的(即1KΩ)，如果接一个电阻为R的负载，通过分压计算，就可以算得最后的输出电压为5*R/(R+1000)伏，即5/(1+1000/R)伏。所以，如果要达到一定的电压的话，R就不能太小。如果R真的太小，而导致输出电压不够的话，那我们只有通过减小那个1K的上拉电阻来增加驱动能力。但是，上拉电阻又不能取得太小，因为当开关闭合时，将产生电流，由于开关能流过的电流是有限的，因此限制了上拉电阻的取值，另外还需要考虑到，当输出低电平时，负载可能还会给提供一部分电流从开关流过，因此要综合这些电流考虑来选择合适的上拉电阻。

如果我们将一个读数据用的输入端接在输出端，这样就是一个IO口了(51的IO口就是这样的结构，其中P0口内部不带上拉，而其它三个口带内部上拉)，当我们要使用输入功能时，只要将输出口设置为1即可，这样就相当于那个开关断开，而对于P0口来说，就是高阻态了。