共基极

在电子学里，共基极放大器是三个基本单级BJT放大器结构的其中一种，通常被使用于电流缓冲或电压放大器。在这个电路中，发射极作为输入端，集电极作为输出端，基极为共用端（它可能接地，或是接到电源）。类似在场效应管电路的共栅极（common gate）。

图1. 基本的 NPN 共基极电路 (忽略偏置细节)。

简化运算

当电流流入发射极，会产生位能差导致晶体管可以传导^[1]，在BJT晶体管上，藉集电极传导的电流会与电压成正比，依偏置和其他的结构而有所不同。^[2]

因此，若没有电流流入发射极，晶体管就不会传导。

应用

这种布置方式在低频回路上不是很常见，低频回路通常是给需要非常低的输入阻抗的放大器用的，例如作为动圈式麦克风的前置放大器。然而，它在高频放大器上却很常见，例如在甚高频和特高频中，这是因为它的输入电容不会受密勒效应影响（密勒效应会降低共发射极配置的带宽），亦因为其在输入和输出间相对高的绝缘性而受用。这么高的绝缘性表示输出端只会有很少的反馈回到输入端，导致极高的稳定性。

这种配置作为电流缓冲器也很有用，因为它有大约一致的电流增益（current gain，公式见下）。通常一个普通的基底会以这种方式使用，其前为一个共发发射极级（common-emitter stage）。这两者自共源共栅（cascode）配置的组合有着几个个别配置的优点，例如高输入阻抗和绝缘。

低频特性

在低频和小信号的状况下，第一条式子里的回路可以由第二式中的来代表，第二式中由双极性晶体管的Hybrid-pi model（英语：Hybrid-pi model）运作。输入信号由戴维宁电压源 v_s 以及一系列电阻 R_s 表示，而负载是电阻器 R_L。这回路可以用来获取接着的共基极放大器（common-base amplifier）的特性。

	定义	表达式	近似表达式	条件
开路电压增益	${\displaystyle {A_{v}}={\begin{matrix}{v_{\mathrm {o} } \over v_{\mathrm {i} }}\end{matrix}}{\Big |}_{R_{L}=\infty }}$	${\displaystyle {\begin{matrix}{\frac {(g_{m}r_{\mathrm {O} }+1)R_{C}}{R_{C}+r_{O}}}\end{matrix}}}$	${\displaystyle {\begin{matrix}g_{m}R_{C}\end{matrix}}}$	${\displaystyle r_{O}\gg R_{C}}$
短路电流增益	${\displaystyle A_{i}={\begin{matrix}{i_{\mathrm {o} } \over i_{\mathrm {i} }}\end{matrix}}{\Big |}_{R_{L}=0}}$	${\displaystyle {\begin{matrix}{\frac {r_{\pi }+\beta r_{O}}{r_{\pi }+(\beta +1)r_{O}}}\end{matrix}}{\begin{matrix}\end{matrix}}}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle \beta \gg 1}$
输入阻抗	${\displaystyle R_{\mathrm {in} }={\begin{matrix}{\frac {v_{i}}{i_{i}}}\end{matrix}}}$	${\displaystyle {\begin{matrix}{\frac {(r_{O}+R_{C}\|R_{L})r_{E}}{r_{O}+r_{E}+{\frac {R_{C}\|R_{L}}{\beta +1}}}}\end{matrix}}}$	${\displaystyle r_{E}\left(\approx {\frac {1}{g_{m}}}\right)}$	${\displaystyle r_{O}\gg R_{C}\|R_{L}\ \ \left(\beta \gg 1\right)}$
输出阻抗	${\displaystyle R_{\mathrm {out} }={\begin{matrix}{\frac {v_{o}}{-i_{o}}}\end{matrix}}{\Big |}_{v_{s}=0}}$	${\displaystyle R_{C}\|\{[1+g_{m}(r_{\pi }\|R_{S})]r_{O}+(r_{\pi }\|R_{S})\}}$	${\displaystyle R_{C}||r_{O}}$ ${\displaystyle R_{C}||\left[(r_{\pi }//R_{S})(1+g_{m}r_{O})\right]}$	${\displaystyle \ \ R_{S}\ll r_{E}}$ ${\displaystyle \ \ R_{S}\gg r_{E}}$

注意：平行线（||）表示并联的零件。

一般来说，总体电压/电流增益因为负载效应（英语：loading effect）而可能低于以下列出的断路/短路增益甚多（依电源和负载电阻而定）。

有源负载

对电压增幅器而言，如图一所示，使用电阻R_C时，在这个增幅器所允许的输出电压范围会紧跟着增加的电压，也就是说，大的电压增幅需要大的电阻R_C，进而暗示说，大的DC电压会随着电阻R_C而降低，假定提供一个电压，它降得越多，在晶体管饱和发生而产生扭曲的输出信号前，V_CB越小且允许的输出震荡也越小，为避免这种状况，可以使用有源负载，例如:电流镜，如果决定要使用电流镜，上述表格R_C的值可以被有源负载的微信号输出电阻值所取代，而且通常至少与图例一的有源晶体管的r_O一样大，换句话说，在有源负载的降低DC电压是一个固定低的值，(有源负载的恒流输出电压（英语：compliance voltage）)，相较而言，比使用电阻R_C所降低的DC电压少得多，也就是说，一个有源负载对输出电压震荡会有较少的限制，注意不论是否有有源负载，大的AC增幅依旧与大的AC输出电阻有关连，除非R_L >> R_out，否则会导致很低的电压分压。

作为电流缓冲区使用，增幅并不会被 R_C所影响，但输出电阻会，由于输出的电流分流，在缓冲区的输出电阻比被驱动的负载R_L大得多是令人满意的，所以大的信号电流可以被传送给负载，如果电阻R_C被使用，如图一所示，大的输出电阻会与大的R_C相关联，再次在输出限制信号的震荡(尽管电流被传送给负载，通常进入负载的大电流信号，也暗示著，在负载上的大电压震荡)，一个有源负载提供高AC电阻值，而对输出信号的震荡振福较不会有严重的影响。

特征总览

以下会进行更加细节的应用范例说明，请观看:

• 输入共发射极之节点的增幅器阻抗R_in是非常小的，我们粗略的假设:

${\displaystyle R_{in}=r_{E}={\begin{matrix}{\frac {V_{T}}{I_{E}}}\end{matrix}}}$,

V_T是一个热当电压（英语：therma voltage）而I_E是一个DC电流。

用一个相当典型的例子来看， V_T=26mv, I_E =10 mA,R_in = 2.6 Ω如果I_E被降低并提高R_in，就有以下后果需要考虑如:低转移移电导、高输出电阻和低β。对这种低阻抗输入电压问题的一种解法是，在输入端放置一个共基极形成链接（英语：cascode）增幅器。

• 因为阻抗输入很低，大多数的来源信号比共基极增幅器R_in的来源阻抗还要高，结果就是来源会传送一个电流给输入而非电压，即使来源是电压(根据Norton定理，电流i_in 约略等于 v_S / R_S)。如果输出信号也是电流，那么增幅器就是一个电流缓冲区并且传送跟输入一样的电流，如果输出是电压，那这个增幅器就是转阻放大器，并且传送一个负荷阻抗的电压，例如:v_out = i_in R_L的负载电阻R_L比增幅器输出电阻R_out要小的多，也就是说，电压会在这个例子增加(以下更加详细的说明):

${\displaystyle v_{out}=i_{in}R_{L}=v_{s}{\begin{matrix}{\frac {R_{L}}{R_{S}}}\end{matrix}}}$ ${\displaystyle \ \ }$ ${\displaystyle \rightarrow }$ ${\displaystyle A_{v}={\begin{matrix}{\frac {v_{out}}{v_{S}}}={\frac {R_{L}}{R_{S}}}\end{matrix}}}$.

注意:来源阻抗R_S >> r_E，输出阻抗会接近R_out = R_C || [ g_m( r_π || R_S ) r_O ].

• 以一个非常低的阻抗来源的例子而言，共基极增幅器并不会如同电压增幅器运作，以下讨论其中一个例子，在这个例子中(以下更加详细的描述)，当R_S << r_E 而且 R_L << R_out，增加之电压为:

${\displaystyle A_{v}={\begin{matrix}{\frac {v_{out}}{v_{S}}}={\frac {R_{L}}{r_{E}}}\approx g_{m}R_{L}\end{matrix}}}$,此处g_m = I_C / V_T为转移移电导，注意对低阻抗来源R_out = r_O || R_C.

• 在混合Pi里的 r_O的内含物会预测从增幅器输出到输入的反向传导，也就是说增幅器是左右对称的，其中一个结果是，输入/输出阻抗会被负荷/来源 终止阻抗所影响，也因此，譬如输出电阻R_out，根据来源电阻R_S可能会超过 r_O || R_C ≤ R_out ≤ (β + 1) r_O || R_C的范围，当r_O的忽略是正确的，增幅器可以单边接近(对低增益和低缓和负荷电阻是合理的)，可以简化分析。这个约略值通常可以由谨慎的设计所取得，但在RF电路会较不准确，而且在整合电路设计中，有源负载会被正常使用。

电压增幅器

图例2: 计算不同参数的小信号模型; 作为电压信号来源的Thévenin.

对于被用作电压增幅器的共基极电路，此电路请参考图例二。

此输出电阻很大，至少R_C || r_O，这个值在低来源阻抗时会上升(R_S << r_E)，我们不希望在一个电压增幅器看到很大的输出电阻，因为他会在输出导致一个很低的分压，尽管如此，负荷很低但增加的电压仍然很相当可观:根据表格，R_S = r_E时的增加是A_v = g_m R_L / 2，对一个很大的来源阻抗，增加的会由电阻比值R_L / R_S所决定，而晶体管特性，对温度的不灵敏和晶体管变化是一个重要的优势， 另一个使用混合-Pi模型的计算的替代方案是，一个基于二端口网络的通用技术，例如:在一个电压为输出的应用中，一个g-等效二端口可以被选用来简化，如同在输出端使用电压增幅器。

对r_E邻近的值R_S，其在电压增幅器和电流缓冲区是可转变的，对R_S >> ，如同Thévenin source的驱动器代表，可以被Norton来源所取代，共基极电路会停止表现像个电压增幅器并表现像个电流随耦器，如下所述。

电流随耦器

图例 3: 附有牛顿驱动器的共基极电路; R_C 会被省略因为一个有源负载被假设拥有无限小的信号输出电阻。

图例三显示共基极增幅器被用作电流随耦器，电路信号由一个在输入的AC Norton来源所提供，(电流 I_S, Norton 电阻 R_S)，而此电路在输出有个负载电阻R_L。

如先前所提到的，作为一个输出电阻r_O的结果，这个增幅器是双向的，它会将输出连到输入，在这个案例中，仅管在最糟的情形下，输出电阻依旧很高，(对一个大的R_S而言，至少r_O || R_C 而且可以成为(β + 1) r_O || R_C)，大的输出电阻是一个电流来源的令人满意的特性，因为合适的分压会送多数的电流给负载，只要R_S >> r_E，增加电流会近乎整合。

另一个分析技术是基于二端口网络，如:在一个电流为输出的应用，一个h-等效二端口会被选择，因为它在输出端口使用电流增幅器。

参见

• 电子学主题

• 共漏极
• 共源极
• 差动放大器
• 混合-Pi 模型（英语：Hybrid-pi model）
• 二端口网络

参考文献

1. 存档副本. [2016-03-06]. （原始内容存档于2020-08-02）.
2. 存档副本. [2016-03-06]. （原始内容存档于2015-04-23）.

外部链接

• Basic BJT Amplifier Configurations
• NPN Common Base Amplifier（页面存档备份，存于互联网档案馆） — HyperPhysics
• ECE 327: Transistor Basics （页面存档备份，存于互联网档案馆） — Gives example common-base circuit (i.e., current source) with explanation.