### 晶体管单管放大电路的三种基本接法详解
#### 一、引言
在电子技术领域，晶体管作为最基本的放大元件之一，在各种电路设计中占据着极其重要的地位。晶体管单管放大电路是电子工程中最基础的放大电路形式之一，其核心在于如何有效地利用晶体管的电流控制能力来实现信号的放大。本文将详细介绍晶体管单管放大电路的三种基本接法：共射接法、共集接法（也称为射极跟随器）以及共基接法，并重点分析共集接法的工作原理和应用。
#### 二、晶体管单管放大电路的基本概念
晶体管是一种能够通过控制小电流来影响大电流流动的半导体器件，通常包括三个主要区域：基区、发射区和集电区。在晶体管放大电路中，根据公共端的不同，可以将其分为三种基本的接法：共射接法、共集接法和共基接法。
#### 三、共集放大电路详解
**3.1 电路组成**
共集放大电路是一种特殊的晶体管放大电路，其特点是发射极为信号输入端和输出端，而集电极则作为公共端。这样的电路结构使得输入信号与输出信号保持同相位，并且具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗。
**3.2 静态工作点计算**
为了确保晶体管处于放大状态，必须合理设置静态工作点。这通常涉及到电源电压和偏置电阻的选择。以共集放大电路为例，通过设置合适的基极偏置电阻Rb和发射极电阻Re，可以使晶体管工作在放大区。具体的静态工作点可以通过以下公式进行计算：
1. **基极电流IBQ**：
\[
IBQ = \frac{V_{BB} - U_{on}}{R_b + (1 + \beta) \cdot R_e}
\]
2. **集电极电流ICQ**：
\[
ICQ = \beta \cdot IBQ
\]
3. **集电极-发射极电压UCEQ**：
\[
UCEQ \approx V_{CC} - ICQ \cdot R_e
\]
**3.3 交流性能计算**
共集放大电路的交流性能主要涉及电压增益、输入阻抗和输出阻抗等关键指标。其中，电压增益可以通过以下公式计算：
\[
A_u = \frac{1 + \beta}{R_b + r_{be} + (1 + \beta) \cdot R_e}
\]
该表达式表明，如果发射极电阻Re远大于基极电阻Rb和基极-发射极间动态电阻rbe，则电压增益接近1，但始终小于1。这意味着共集放大电路虽然不能提供显著的电压放大效果，但可以有效放大电流，从而实现功率放大。
**3.4 输入阻抗Ri**
共集放大电路的输入阻抗较高，这对于许多实际应用来说非常有用，因为它可以减少信号源的负担。输入阻抗的计算公式为：
\[
R_i = R_b + r_{be} + (1 + \beta) \cdot R_e
\]
**3.5 输出阻抗Ro**
输出阻抗反映了放大电路对负载的影响。共集放大电路的输出阻抗相对较小，这有助于提高带负载的能力。输出阻抗Ro的计算公式如下：
\[
R_o = R_e // \left(\frac{R_b + r_{be}}{1 + \beta}\right)
\]
#### 四、共集放大电路的应用实例
假设有一个典型的共集放大电路，其参数如下：VBB = 7.2V, VCC = 12V, Rb = 22kΩ, Re = 5kΩ, 晶体管的rbb' = 100Ω, β = 50。我们可以计算得到静态工作点以及电压增益、输入阻抗和输出阻抗：
1. **基极电流IBQ**：
\[
IBQ = \frac{7.2 - 0.7}{22 + (50 + 1) \cdot 5} \approx 0.024mA
\]
2. **集电极电流ICQ**：
\[
ICQ = 50 \cdot 0.024mA = 1.2mA
\]
3. **集电极-发射极电压UCEQ**：
\[
UCEQ \approx 12 - 1.2 \cdot 5 = 6V
\]
4. **电压增益Au**：
\[
Au = \frac{1 + 50}{22 + 1.2 + (1 + 50) \cdot 5} \approx 0.92
\]
5. **输入阻抗Ri**：
\[
Ri = 22 + 1.2 + (1 + 50) \cdot 5 \approx 278.2kΩ
\]
6. **输出阻抗Ro**：
\[
Ro = 5 // \left(\frac{22 + 1.2}{1 + 50}\right) \approx 410Ω
\]
#### 五、结论
共集放大电路因其独特的电气特性而被广泛应用于电子系统中，特别是在需要高输入阻抗和低输出阻抗的应用场合，如缓冲器、信号隔离等。通过对共集放大电路的深入理解，可以帮助工程师更好地设计和优化相关的电子设备。此外，掌握晶体管单管放大电路的其他两种基本接法——共射接法和共基接法——同样重要，它们各自拥有不同的优势和应用场景。
