公共集电极放大器

我们要研究的下一个晶体管配置对于增益计算比较简单。称为共用收集器配置，其原理图如下图所示。

公共集电极放大器具有输入和输出共用的集电极。

它被称为共集电极配置，因为(忽略电源电池)信号源和负载都共享集电极作为一个公共连接点，如下图所示。

普通收集器:输入应用于基数和收集器。输出来自发射极-集电极电路。

很明显，共集电极放大器电路中的负载电阻接收基极和集电极电流，与发射极串联。由于晶体管的发射极引线是处理电流最大的引线(基极和集电极的电流之和，因为基极和集电极的电流总是网状形成发射极电流)，我们可以合理地假设这个放大器将有一个非常大的电流增益。这种假设的确是正确的:公共集电极放大器的电流增益非常大，比任何其他晶体管放大器配置都大。然而，这并不一定是它与其他放大器设计的区别。

示例Spice模型

让我们立即对这个放大器电路进行SPICE分析，你将能够立即看到这个放大器的独特之处。网表如下图所示。

用于香料的公共集电极放大器。

公共集电极放大器VIN 1 0 Q1 2 1 3 MOD1 V1 2 0 DC 15 RLOAD 3 0 5K .MODEL MOD1 NPN .DC VIN 0 5 0.2 .plot DC V（3,0）。

公共收集器：输出等于输入少于0.7 V V是降低。

与上一节的共发射极放大器不同，共集电极产生输出电压直接而不是逆与上升输入电压的比例。

随着输入电压的增加，输出电压也是如此。此外，仔细检查显示输出电压几乎相同的对输入电压，滞后约0.7伏。

这是共用集电极放大器的独特质量：输出电压几乎等于输入电压。从输出电压的角度检查改变对于给定的输入电压改变，该放大器具有几乎统一（1）或0 dB的电压增益。这对于任何β值的晶体管，并且对于任何电阻值的负载电阻，这保持了真实。

二极管电流源晶体管模型

很容易理解为什么共集电极放大器的输出电压总是几乎等于输入电压。他指的是二极管下图中的电流源晶体管模型，我们看到基极电流必须通过基极发射极PN结，这相当于正常整流二极管。

如果这个结是正偏的(晶体管在其有源或饱和模式下导电)，它将有大约0.7伏的电压降，假设硅结构。这个0.7伏特的下降基本上与基极电流的实际幅度无关;因此，我们可以认为它是常数:

发射极跟随器:发射极电压跟随基电压(负0.7 V VBE降)。

鉴于基础发射器PN结的电压极性和负载电阻，我们看到了这些必须在Kirchhoff的电压法之后，加入相等的输入电压。

换句话说，在晶体管导电的所有条件下，负载电压总是比输入电压低0.7伏左右。在输入电压低于0.7伏时发生截止，在超过电池(电源)电压加上0.7伏的输入电压时发生饱和。

由于这种行为，公共集电极放大器电路也称为电压跟随器或发射器追随者放大器，因为发射极负载电压与输入如此接近。

将共集电极电路应用于交流信号的放大需要与共发射极电路相同的输入“偏置”:交流输入信号必须加上直流电压，以保持晶体管在整个周期内处于有源模式。当这样做时，结果是下图中的非反相放大器。

公共集电极放大器VIN 1 4 SIN（0 1.5 2000 0 0）VBIAS 4 0 DC 2.3 Q1 2 1 3 MOD1 V1 2 0 DC 15 Rload 3 0 5K .Model MOD1 NPN .tran .02m .78m .plot tran v（1，0）v（3,0）.end

共用集电极(发射极-跟随器)放大器。

下图中的香料仿真结果表明输出遵循输入。输出与输入相同的峰值峰值幅度。但是，DC电平由一个VBE二极管下降向下移动。

普通集电极(发射极-跟随器):输出V(3)跟随输入V(1)减去0.7 V VBE降。

这是电路的另一个视图（下图），具有连接到几个兴趣点的示波器。

普通集电极非反相电压增益非常接近1。

因为这个放大器配置不提供任何电压增益(事实上，在实践中它有一个电压增益略少大于1)，它的唯一放大因子是电流。共发射极放大器配置检查在前一节中有一个晶体管电流增益等于β,是输入电流穿过基地和输出负载电流穿过收集器,和β的定义是电流收集器和基地之间的比率。然而，在共集电极结构中，负载与发射极串联，因此其电流等于发射极电流。与发射极载流集电极电流和基极电流，负载在这种类型的放大器有所有电流的集电极运行通过它+基座的输入电流。这产生了β加1的当前增益：

同样，PNP晶体管和NPN晶体管同样适用于共集电极配置。增益计算都是一样的，放大信号的非反相也是一样的。唯一的区别是电压极性和电流方向，如下图所示。

PNP版本的共集电极放大器。

共集电极放大器的一个普遍应用是稳压直流电源，其中一个不稳压(变化)的直流电压源被限制在一个指定的水平，以提供稳压(稳定)到负载。当然，齐纳二极管已经提供如下图所示的电压调节功能。

齐纳二极管稳压器。

然而，当以这种直接方式使用时，可能提供给负载的电流量通常是相当有限的。本质上，这个电路通过保持电流通过串联电阻在一个足够高的水平来降低所有过剩的电源电压来调节负载的电压，齐纳二极管拉出或多或少的电流来保持自身的电压稳定。

一个流行的方法增加这样的调节电路的电流处理能力是使用共集电极晶体管放大电流负载,齐纳二极管电路只需要处理大量的电流驱动晶体管的基础。

常见的集电极应用:电压调整器。

这种方法只有一个警告：由于晶体管的0.7伏基极发射极滴，负载电压大约比齐纳二极管电压小约0.7伏。由于该0.7伏差异在各种负载电流上相当恒定，因此齐纳二极管可选择0.7伏以上额定值的应用。

有时单晶体管，共集电极配置的高电流增益对于特定的应用是不够的。如果是这种情况，多个晶体管可以在一个流行的配置称为a达林顿对那这只是公共收集器概念的一个扩展，如下图所示。

NPN达林顿配对。

达林顿对实质上是将一个晶体管作为另一个晶体管的共集电极负载，从而使它们的电流增益相乘。通过左上角晶体管的基极电流通过晶体管的发射极被放大，发射极直接连接到右下角晶体管的基极，在那里电流再次被放大。总的电流增益如下:

如果整个组件以共同集成器方式连接到负载的负载，则电压增益仍然接近1，尽管负载电压将是下图中所示的输入电压的完整1.4伏。

基于Darlington对的共用放大器失去了两个VBE二极管滴。

达林顿对可以购买为离散的单位(两个晶体管在同一封装)或可以建立由一对单独的晶体管。当然，如果想要的电流增益比用一对获得的电流增益更大，可以构造达林顿三联体或四联体组件。

点评:

• 共集电极晶体管放大器之所以被称为晶体管放大器，是因为输入和输出电压点共用晶体管的集电极引线，而不考虑任何电源。
• 共集电极放大器也被称为发射极-跟随器。
• 公共集电极放大器上的输出电压将与输入电压相位，使得共用集电器A非反相放大电路。
• 共集电极放大器的电流增益等于β + 1。电压增益大约等于1(实际上，只比1小一点)。
• 一种达林顿对是一对相互“负载”的晶体管，其中一个的发射极以共集电极的形式将电流输入另一个的基极。结果是总电流增益等于它们各自的共同集电极电流增益(β + 1)的乘积。

相关工作表:

• A类BJT放大器