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MC3-1181-关于双极型晶体管放大器的放大作用,以下说法正确的是

MC3-1181 考双极型晶体管三种组态的放大作用,正确项是共发射极基极电流变化引起集电极电压电流较大变化、共基极发射极电流变化引起集电极电压较大变化、共集电极基极电流变化引起发射极电流较大变化。文中说明了 β 与 1+β 的作用,并排除"输入变大自动变成功率放大器"的错误说法。

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【题目编号】MC3-1181

【题目】关于双极型晶体管放大器的放大作用,以下说法正确的是:

【答案】ABC(多选题)

[A]共发射极形式:基极电流的微小变化可以引起集电极电压和电流的较大变化

[B]共基极形式:发射极电流的微小变化可以引起集电极电压的较大变化

[C]共集电极形式:基极电流的微小变化可以引起发射极电流的较大变化

[D]无论哪种电路形式,放大器均在输入信号足够大时自动转变为功率放大器

考点速览

这道三选题把同样的问法换到双极型晶体管(bipolar junction transistor,缩写 BJT)身上:共发射极、共基极、共集电极三种组态各自的放大作用分别是什么。三个正确项的共同逻辑是"输入端的微小电流变化经放大后引起输出端较大的电流或电压变化",错项仍然是把放大器说成会随输入变大而自动转成功率放大器。把这三种组态的交流通路画清楚,答案自然浮出来。

双极型管靠电流控制电流

双极型晶体管有三个电极:发射极、基极、集电极,内部两个PN结。放大状态下的条件是发射结正偏、集电结反偏。满足这个条件时,基极电流的微小变化会带来集电极电流的较大变化,两者之比就是电流放大系数 β,数值从几十到几百不等。基极电流是"小门",集电极电流是"大门",放大器做的就是用小门去撬大门。

与场效应管比,这里的差别值得记住:双极型管的输入端要真正取电流,因此输入阻抗天然偏低;它同时有电流放大与电压放大,噪声特性与线性度也有自己的脾气。正因为有 β 这条电流放大通道,双极型放大器在低频与中频段非常好用。

三种组态的信号路径

共发射极电路信号从基极进、输出从集电极取,发射极经旁路电容交流接地。基极电流的微小变化被放大成集电极电流的较大变化,再经集电极负载变成较大的集电极电压变化,输出与输入反相。电压增益与电流增益都不小,是三种组态里综合放大能力最强的一种,中频放大、音频前级、小信号放大都用它。

共基极电路信号从发射极进、输出从集电极取,基极经旁路电容交流接地。输入电流是发射极电流,输出电流是集电极电流,两者相差一个略小于一的系数 α,所以电流增益接近一但不到一;电压增益却很高,因为输入阻抗极低、输出阻抗很高。它的输入阻抗只有几十欧,与五十欧姆系统天生般配,高频段稳定、不容易自激,共射共基级联就是靠它把米勒效应对消掉。

共集电极电路又叫射极跟随器,信号从基极进、输出从发射极取,集电极交流接地。基极电流一动,发射极电流跟着动,两者相差 1+β 倍,所以电流增益是三种组态里最大的;输出电压紧跟着输入走,电压增益接近一且略小于一。它的价值在阻抗变换:输入阻抗高、输出阻抗低,做缓冲级最合适,接在振荡器后面隔离负载、接在输出端驱动重负载都靠它。

逐项辨析

选项 A 正确。共发射极组态里,基极电流的微小变化经 β 放大后引起集电极电流的较大变化,集电极负载再把电流变化转成较大的集电极电压变化,这是双极型管最典型的放大过程。

选项 B 正确。共基极组态的输入是发射极电流,输出是集电极电流,两者几乎相等,电流没有放大;但输入阻抗很低而输出阻抗很高,发射极电流的微小变化经管子传到集电极,在较大的集电极负载上就能得到较大的电压变化。

选项 C 正确。共集电极组态里基极是输入、发射极是输出,基极电流的微小变化被放大 1+β 倍变成发射极电流,负载接在发射极回路里,因而得到较大的输出电流与电压变化,射极跟随器的驱动能力就来自这 1+β 倍。

选项 D 错误。放大器的组态不会随输入信号大小而改变,输入过大只会让管子进入非线性区,出现削波、交越失真一类问题,输出波形被削平,那不是"变成功率放大器",而是过载。功率放大器是按输出功率、效率、散热与失真指标专门设计的电路,与输入幅度无关。还要提防另一个错觉:以为只有功率放大器才输出功率。任何放大器输出端都有电压与电流摆幅,也就都在输出功率,区别在于设计时把哪一项当指标。

与场效应管组态的对应

三种组态在两种器件上的角色几乎一一对应:共发射极与共源极都做电压放大且反相;共基极与共栅极都做低输入阻抗、高频稳定的那一级;共集电极与共漏极都是跟随器,做阻抗变换。差别在输入端取不取电流:双极型管的输入阻抗按千欧量级算,场效应管的栅极几乎不取电流,输入阻抗高得多。做多级放大器时,前级用什么器件、后级要什么阻抗,就按这条差别来配。

应试要点

背三句:共发射极基极电流控集电极电流、反相、增益最全面;共基极发射极电流控集电极电压、电流增益小于一、输入阻抗最低;共集电极基极电流控发射极电流、电流增益最大、电压增益接近一。记住"输入信号大不会改变组态",遇到这种选项直接排除。

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