【电路笔记】-共集极放大器

共集极放大器

1、概述

本文介绍另一种用于放大信号的双极晶体管架构，通常称为共集电极放大器 (CCA)。 CCA 有时也可以称为射极跟随器放大器，我们将在本文后面了解其原因。下面的第一张图是简化的电气图，没有显示 CCA 配置的特定偏置电路：

图1：CCA电气图

该架构与共发射极放大器 (CEA) 的主要区别在于，输出信号在发射极分支上获取，而集电极始终直接连接到电源，因此被称为“共集电极”。

进一步可知，电压增益$A_V=V_{out}/V_{in}$约等于1。而且，放大过程中相位保持不变，因此输入和输出信号非常相似，因此得名“射极跟随器” 。 另一方面，我们会看到电流增益$A_C=I_{out}/I_{in}$很高，但有上限。

2、等效电路

我们可以将集电极和发射极之间的双极晶体管视为放大增益为$\beta$的理想电流源，其中$I_{out}=\beta .I_{in}$。 它还呈现由 $r_e=25mV/I_{out}$ 给出的小电阻，称为“交流发射极电阻”或“小二极管发射极电阻”，并表示双极晶体管$p/n$ 结的小交流信号的动态电阻。

我们在如下图2 中看到了图1 的 CCA 配置的等效电路，考虑了如上所述的晶体管。

图2：CCA 配置的等效电路

3、电压增益

很容易理解，在图1所示的配置中，电压增益大约等于1。让我们真正考虑一下基极和发射极之间的电压环路。 $V_{in}=R_E.I_{out}=V_{out}$ 自然而然地出现，因此 $A_V=1$。

从图2中我们可以清楚地表示输入电压为$V_{in}=(R_E+r_e).I_E$，输出电压为$V_{out}=R_E.I_E$。 当表达电压增益 $AV=V_{out}/V_{in}$ 时，IE 项消失，我们得到增益 $A_V$ 的精确表达式：

等式1：电压增益的表达式

从这个公式可以看出 $A_V<1$ 但通常 $R_E>>r_e$ 因此近似 $A_V=1$ 是合理的。 由于电压增益始终小于1， V o u t < V i n ： C C A V_{out}<V_{in}：CCA Vout​<V