初级模拟电路：4-7 共集放大电路（交流分析）

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      共集放大电路的公共端为集电极，输出信号V_o从射极取出。且由于共集放大电路的电压放大倍数A_v近似于1（即输出电压等于输入电压），因此常被称作射极跟随器（emitter-follower）。由于共集放大电路和共射放大电路的形式非常类似，仅仅是从不同的极取出输出信号，因此也有：固定偏置、分压偏置等不同形式的电路。

      射极跟随器的作用主要是用于阻抗匹配（impedance-matching）。它的输入阻抗非常高、且输出阻抗很低（与固定偏置共射放大电路的特点正好相反），因而可以在多级放大电路中，作为中继来使用，使得电路达到比较理想的输入输出效果。

1. 固定偏置

      典型的固定偏置的射极跟随器电路如下图所示：

图4-07.01 

      将上图中的BJT晶体管替换成r_e等效模型后的交流等效电路如下图所示（注意下图中的所有电量符号都变成了交流的相量形式）：

图4-07.02 

      和前面分析共射放大电路时类似，为分析简便起见，我们暂不考虑输出电阻r_o的影响。（前面我们在共射放大电路的分析中已经演示过如何考虑r_o的影响进行计算了，如果你完全掌握了那个推算方法，这里关于r_o的影响就可以完全自己推啦。）

● 输入阻抗：

      输入阻抗的计算方法和前面射极偏置电路的计算方法相同：先求出不含R_B时，直接从BJT输入端看入的“仅BJT的输入阻抗”Z_b，然后再用Z_b和R_B并联得到。

      对BJT的输入端列写KVL方程可得：

      则从BJT输入端看入的等效电阻Z_b为：

      通常R_E为kΩ级，远大于几个欧姆级的r_e，如果需要的话，上式可进一步近似为：

      算出Z_b后，输入阻抗为R_B和Z_b的并联：

● 输出阻抗：

      我们下面采用标准方法计算输出阻抗Z_o：首先将输入端V_i短接，然后在输出端施加一个U_o的外电源，通过计算U_o/I_o来计算Z_o，由于上面的图4-07.02仅是用来说明用r_e模型替换成等效电路的概念的，直接用它来对电路求解显得有点怪异，为方便列方程计算，我们将其变一下形，如下图所示：

图4-07.03 

      上图可以通过对3个KVL回路列方程求解。但是由于此图结构比较简单，我们直接使用观察法来求解：观察上图，我们可以得到关于U_o的两个计算式：

      从上面两个等式我们可以得到I_b和I_o的关系式：

      将上式代入前面的任何一个U_o表达式，可得：

      由于β≈β+1，我们在上式分子分母同除β可得：

      通常由于R_E≫r_e，故上式可近似为：

● 电压放大倍数：

      我们先分别列写出V_o和V_i的表达式：

      然后将他们相比即可得到电压放大倍数A_v：

      考虑到β≈β+1，上式可近似为：

      由于r_e一般为几个欧姆，而R_E一般在kΩ级，所以射极跟随器的电压放大倍数A_v一般都略小于1。

      这里电压放大倍数A_v符号为正，说明输入信号V_i和输出信号V_o是同相的。

2. 分压偏置

      分压偏置的射极跟随器电路如下图所示：

图4-07.04 

      与固定偏置相比，分压偏置的射极跟随器的静态工作点更加稳定。交流分析方法和上面几乎完全相同，结果也大致相同，仅是输入阻抗计算时的R_B换成了：R_B1∥R_B2。

      另外，还可以通过为射极跟随器添加集电极电阻R_C，加入R_C仅仅用于调整输出端的静态工作点，不会影响输入阻抗、输出阻抗和电压放大系数的计算公式，其电路如下图所示：

图4-07.05 

      下面我们通过一个实际计算案例，看看射极跟随器的输入和输出阻抗是不是真的有那么理想。

案例4-7-1：对于下图的射极跟随器，使用r_e等效模型试求：（1）r_e的值；（2）输入阻抗Z_i；（3）输出阻抗Z_o；（4）电压放大倍数A_v。

图4-07.a1 

解：（1）r_e的值由流过三极管发射结的静态工作电流（即I_E）决定：

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（2）输入阻抗Z_i为Z_b和R_B的并联：

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（3）输出阻抗Z_o为：

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（4）电压放大倍数A_v为：

     

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