公共基礎放大器設計

公共堿基放大器是另一種類型的雙極連接晶體管（BJT）配置，其中晶體管的基本端子是輸入和輸出信號的常見終端，因此其名稱為common Base（CB）。與更流行的普通發射極（CE）或公共收集器（CC）配置相比，常見的基本配置作為放大器不太常見，但由于其的輸入/輸出特性，但仍被使用。

為了使常見的基本配置作為放大器運行，將輸入信號應用于發射極終端，輸出取自收集器終端。因此，發射器電流也是輸入電流，收集器電流也是輸出電流，但是由于晶體管是三層，兩個PN式設備，因此必須正確偏置它才能作為公共基礎放大器起作用。這就是基本發射線的交界處是向前偏向的。
　　

考慮下面的基本公共基本放大器配置。

使用NPN晶體管的公共基礎放大器

公共基礎放大器

然后，我們可以從基本的公共基本配置中看到，輸入變量與發射器電流I和基本發射極電壓v Be相關，而輸出變量與收集器電流i C和collector base電壓相關，V CB。
　　

由于發射器電流也是輸入電流，因此輸入電流的任何更改都將在收集器電流i c中創建相應的更改。對于常見的基礎放大器配置，當前增益，i在我/ i本身時由公式i c /e e確定。 CB配置的當前增益稱為alpha，（  α  ）。
　　

在BJT放大器中，由于I e  = i b  + i c ，發射器電流總是大于收集器電流，因此放大器的電流增益（α）必須小于一個（unity），因為i C始終小于I e根據i b的價值。因此，CB放大器會衰減電流，典型的alpha值在0.980至0.995之間。

如圖所示，可以證明三個晶體管電流之間的電氣關系顯示出α， α和β，β的表達。

Alpha和Beta關系

放大器電流增益

公共基礎放大器電流增益
　　

因此，如果標準雙極連接晶體管的β值為100，則α的值將以：100/101 = 0.99。
　　

放大器電壓增益
　　

由于公共基礎放大器無法用作當前放大器（A I?1  ），因此它必須具有作為電壓放大器操作的能力。公共堿基放大器的電壓增益是v out /v的比率，即收集器電壓v c與發射極電壓v e。換句話說，v out = v c和v in = v e。
　　

由于在收集器電阻R C上開發了輸出電壓V輸出，因此輸出電壓必須是iC的函數，如歐姆法律，v rc  = i c *r c。因此， I E的任何更改都將在I c中具有相應的更改。

然后，我們可以說，對于公共基本放大器配置，該配置：

電壓增益

當我是alpha時，我們可以將放大器電壓增益顯示為：

公共基礎放大器增益
　　

因此，電壓增益或多或少等于收集器耐藥性與發射極電阻的比率。但是，在底座和發射極端子之間的雙極連接晶體管內有一個單個PN二極管連接，從而產生了所謂的動態發射器電阻R'e。
　　

動態發射極性
　　

對于AC輸入信號，發射器二極管結的有效小信號電阻給出：R'e = 25mV/ e，其中25mV是PN結點的熱電壓，并且I E是發射器電流。因此，隨著電流流過發射極的增加，發射極的電阻將減少成比例的量。
　　

一些輸入電流流過這種內部基極發射線的電阻，以及通過外部連接的發射極電阻器R e。為了進行小信號分析，這兩個電阻彼此并聯。

由于R'e的值很小，并且R e通常要大得多，通常在kilohms（kΩ）范圍內，因此，放大器電壓增益的幅度在不同水平的發射器電流中動態變化。

因此，如果r e  r'e r'e，那么公共基礎放大器的真實電壓增益將為：

公共基壓增益

由于當前增益大約等于I e  e e，因此電壓增益方程簡化為：

公共基礎放大器電壓增益
　　

因此，例如，如果電流的1mA流過發射極基的交界處，則其動態阻抗為25mv/1mA =25Ω。伏特增益為10kΩ的收集器載荷電阻的V為：10,000/25 = 400，流過連接點的電流越多，較低的電流變為其動態電阻，電壓增益越高。
　　

同樣，載荷電阻的值越高，放大器電壓的增益就越大。但是，根據r c的值，實用的公共基本放大器電路不太可能使用大于20kΩ的載荷電阻器，電壓增益范圍為典型的載荷值。請注意，放大器功率增益與其電壓增益大致相同。
　　

由于公共堿基放大器的電壓增益取決于這兩個電阻值的比率，因此得出的是，發射極和收集器之間沒有相位反轉。因此，輸入和輸出波形彼此相互“相位”，這表明公共基本放大器是非反轉放大器配置。
　　

放大器抗性增益
　　

公共基本放大器電路的有趣特征之一是其輸入和輸出阻抗的比率，從而產生了所謂的放大器抗性增益，這是使擴增成為可能的基本屬性。我們上面已經看到，輸入連接到發射極，并從收集器中取出的輸出。
　　

在輸入和地面端子之間有兩個可能的平行電阻路徑。一個通過發射極的抗性，將r e和另一個通過r'e和基本終端到地面。因此，我們可以說以： z in  = r e || r'e來研究發射極。
　　

但是，隨著動態發射極的電阻，與r e相比， r'e非常小（r'e?r e），內部動態發射極抗性占主導地位的方程，導致低輸入阻抗大約等于r'e
　　

因此，對于常見的基礎配置，輸入阻抗非常低，并且取決于源阻抗的值，R連接到發射極終端，輸入阻抗值的范圍在10Ω至200Ω之間。公共基礎放大器電路的低輸入阻抗是其作為單級放大器的有限應用的主要原因之一。
　　

但是，CB放大器的輸出阻抗可能很高，具體取決于用于控制電壓增益和連接的外部載荷電阻R L L的收集器電阻。如果在放大器輸出端子上連接載荷電阻，則它與收集器電阻并聯有效連接，然后z out  = r c || r l。
　　

但是，如果與收集器電阻r C相比，如果外部連接的載荷電阻，則R L非常大，則R C將主導并行方程，從而導致中等輸出阻抗Z輸出，大約等于R C。然后，對于常見的基礎配置，其輸出阻抗回頭回到集電極終端將是：z out  = r c。
　　

隨著放大器的輸出阻抗回頭回到收集器終端可能很大，公共基本電路幾乎像理想的電流源一樣運行。因此，公共基本晶體管配置也稱為A：當前的緩沖區或當前的追隨者配置，而公共收費器（CC）配置的對立面稱為電壓跟隨器。
　　

公共基礎放大器摘要
　　

我們在此教程中看到了有關公共基礎放大器的教程，它的當前增益（alpha）約為一個（統一），但電壓增益也可能很高，而典型值范圍從100到2000范圍以上。收集器負載電阻r L的值。
　　

我們還看到，放大器電路的輸入阻抗非常低，但是輸出阻抗可能很高。我們還說，公共基礎放大器不會反轉輸入信號，因為它是一種非反轉放大器配置。
　　

由于其輸入輸出阻抗特性，公共基礎放大器的排列在音頻和射頻應用中非常有用，作為電流緩沖區，以使低阻抗源與高阻抗載荷匹配或作為單個階段放大器，或作為單個階段放大器作為一個的一部分cascoded或多階段配置，其中一個放大器階段用于驅動另一個放大器階段。