共射極放大器通過(guò)理論分析可知，其只有電壓放大能力，沒(méi)有電流放大能力，也就是不可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，所以需要共集極放大器作為后級(jí)用于驅(qū)動(dòng)，本期通過(guò)共集極放大器結(jié)合共射極放大器搭建一個(gè)既具有電流放大也具有電壓放大的放大器，并分析了阻抗匹配的物理意義。

關(guān)鍵詞：共集極放大器;

01實(shí)例要求

假設(shè)有個(gè)放大器如圖1-1所示，一個(gè)共射極放大器和共集極放大器組成的放大器，其中陰影部分就是共集極放大器，各個(gè)元器件型號(hào)以及參數(shù)在圖1-1中標(biāo)注了，假設(shè)三極管Q1的hFE=150，達(dá)靈頓管hFE=10000，計(jì)算這個(gè)電路的總的電壓增益(放大倍數(shù))，并比較如果沒(méi)有共集極放大器，那么共射極放大器直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載RL(揚(yáng)聲器)時(shí)的電壓增益。

圖1-1 兩級(jí)放大器

02分析過(guò)程

要想計(jì)算電路的總電壓增益，需要分別求出共射極放大器和共集放大器各自的電壓增益，然后將兩者相乘就可以得到總電路的總電壓增益(放大倍數(shù))。

對(duì)于共集放大器電路的基極靜態(tài)工作點(diǎn)為：

由于共集放大器電路中Q2是達(dá)林頓管，其相當(dāng)于兩個(gè)三極管，所以B-E極之間偏置電壓為單個(gè)三極管的2倍：

所以得到達(dá)林頓管Q2的射極靜態(tài)點(diǎn)電壓為：

于是可得集電極靜態(tài)電流與射極靜態(tài)電流為：

同時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可求得達(dá)林頓三極管的內(nèi)阻：

可以求得達(dá)林頓管基極的輸入阻抗為：

于是可得射極跟隨器的總輸入阻抗為：

射極跟隨器的總輸入阻抗Rin(tot)是共射放大器的負(fù)載，所以可求得共射放大器的電壓增益為：

其中共射放大器的基極靜態(tài)工作點(diǎn)VBQ：

同樣可求得共射放大器的射極靜態(tài)工作點(diǎn)電壓VEQ：

于是可得共射放大器的集電極靜態(tài)電流與射極靜態(tài)電流為：

所以，可計(jì)算共射放大器的三極管內(nèi)阻以及集電極靜態(tài)工作點(diǎn)VCQ：

根據(jù)求得的三極管Q1內(nèi)阻可以求得共射極放大器的電壓增益為：

同樣，求得射極跟隨器的電壓增益為：

所以圖1-1所示放大器的總電壓增益就是共射放大器與射極跟隨器的電壓增益的乘積，為：

如果沒(méi)有達(dá)林頓管構(gòu)成的射極跟隨器，負(fù)載RL直接接到共射極放大器的輸出端，其電壓增益為：

可見(jiàn)，如果沒(méi)有達(dá)林頓管射極跟隨器的存在，共射極放大器直接驅(qū)動(dòng)8Ω的負(fù)載時(shí)，電壓增益遠(yuǎn)小于1，沒(méi)有任何放大的效果，這都“歸罪于”共射極放大器的輸出阻抗與負(fù)載阻抗不匹配，而如果加上了射極跟隨器作為緩沖器，情況將有本質(zhì)的改善，圖1-1所示整個(gè)放大電路既可以實(shí)現(xiàn)電壓放大，又能驅(qū)動(dòng)低阻抗的負(fù)載工作。

03仿真驗(yàn)證

將圖1-2中電路使用Multisim14軟件進(jìn)行仿真，搭建仿真電路如圖1-2所示：

圖1-2 仿真電路搭建

圖1-2中使用輸入信號(hào)使用交流源V1(幅值為50mV、頻率為500Hz)，使用兩個(gè)三極管2N3904搭建達(dá)林頓模型，并使用示波器XSC1通道一測(cè)量輸入信號(hào)、通道二測(cè)量輸出信號(hào)，測(cè)量結(jié)果如圖1-3所示：

圖1-3 輸入信號(hào)與輸出信號(hào)測(cè)量結(jié)果圖

圖1-3中輸入信號(hào)幅值為有效值為50mV，峰峰值為138mV，輸出信號(hào)幅值有效值為1.7V，峰峰值為2.4V，那么輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的比值為：

求得放大倍數(shù)為17.3，與實(shí)際設(shè)置值16.5倍相差不大，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)電路的正確性。

04總結(jié)一下

單獨(dú)使用共射極放大器可以放大信號(hào)，但是沒(méi)有驅(qū)動(dòng)能力，主要是阻抗不匹配導(dǎo)致的，所以需要使用射擊跟隨器作為橋梁，使得共射極放大器放大的信號(hào)具有驅(qū)動(dòng)能力。