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如何判断三种基本放大电路（共射、共集、共基）

2026-01-22 分类：技术分享 阅读(4) 评论(0) 百度已收录

大家好，我是良许

在模拟电路设计中，三极管放大电路是最基础也是最重要的电路单元。

无论是在音频放大、信号调理还是在嵌入式系统的模拟前端电路中，我们都会遇到共射、共集、共基这三种基本放大电路。

作为一名嵌入式工程师，虽然我们日常工作更多接触数字电路和软件开发，但在做硬件调试、电路分析时，准确判断这三种放大电路的类型是非常必要的技能。

今天我就来详细讲解如何快速准确地判断这三种基本放大电路。

1. 三种基本放大电路的核心概念

1.1 什么是”共”

在开始判断之前，我们首先要理解”共”这个字的含义。

这里的”共”指的是输入信号和输出信号的公共端，也就是交流接地点。

三极管有三个极:发射极(E)、基极(B)、集电极(C)。哪个极作为输入和输出的公共端，就叫做”共某极”放大电路。

需要注意的是，这里说的”公共端”是针对交流信号而言的，不是直流电源的地。

在实际电路中，某个极可能通过电容接地，对交流信号来说就是接地，但直流上并不接地。

这是初学者最容易混淆的地方。

1.2 三种电路的基本特征

共射放大电路(Common Emitter):发射极作为公共端，信号从基极输入，从集电极输出。这是应用最广泛的放大电路，具有电压放大和电流放大能力。

共集放大电路(Common Collector):集电极作为公共端，信号从基极输入，从发射极输出。这种电路也叫射极跟随器，主要用于阻抗变换和缓冲。

共基放大电路(Common Base):基极作为公共端，信号从发射极输入，从集电极输出。这种电路常用于高频放大和宽带放大。

2. 判断方法详解

2.1 第一步:找出交流接地点

判断放大电路类型的关键是找出哪个极是交流接地的。具体方法如下:

直接接地法:如果某个极通过导线直接连接到地(GND)，那么这个极就是交流接地点。这是最简单直接的情况。

电容接地法:如果某个极通过一个较大容量的电容(通常是电解电容，几微法到几百微法)连接到地，由于电容对交流信号相当于短路，所以这个极对交流信号来说也是接地的。这种电容我们称为旁路电容。

电源接地法:对于交流信号来说，电源(VCC 或 VEE)也相当于地。因为电源内阻很小，并且通常会并联大容量的滤波电容。所以如果某个极直接连接到电源，对交流信号来说也是接地的。

举个实际例子，在我之前做的一个音频放大项目中，发射极通过一个 100μF 的电解电容接地，这个电容的作用就是让发射极对音频信号(交流)接地，同时保持直流偏置电压不变。

2.2 第二步:确定信号输入输出端

找到交流接地点后，剩下的两个极中，一个是信号输入端，一个是信号输出端。

输入端的判断:输入端通常会有以下特征:

  • 连接有耦合电容，用于隔直流通交流
  • 可能有分压电阻网络，用于提供直流偏置
  • 在实际电路图中，信号源(如传感器输出、前级电路输出)会连接到这里

输出端的判断:输出端通常会有以下特征:

  • 连接有负载电阻(集电极电阻或发射极电阻)
  • 可能有耦合电容连接到下一级电路
  • 在实际电路图中，会连接到后级电路或负载

2.3 第三步:综合判断电路类型

根据前两步的分析结果，我们可以得出结论:

如果发射极是交流接地点，基极输入、集电极输出，就是共射放大电路。

如果集电极是交流接地点，基极输入、发射极输出，就是共集放大电路。

如果基极是交流接地点，发射极输入、集电极输出，就是共基放大电路。

3. 典型电路分析实例

3.1 共射放大电路实例

让我们看一个典型的共射放大电路:

VCC (+12V)
 |
 |
 Rc (集电极电阻， 2kΩ)
 |
 |----输出(Vout)
 |
 C (集电极)
    /
   /  NPN三极管
  /
 B----Rb2----输入(Vin)
 |
 Rb1
 |
GND
​
发射极 E
 |
 Re (发射极电阻， 1kΩ)
 |
 Ce (旁路电容， 100μF)
 |
GND

在这个电路中:

  • 发射极通过旁路电容 Ce 接地，所以发射极是交流接地点
  • 信号从基极输入(通过 Rb2)
  • 信号从集电极输出(通过 Rc)
  • 因此这是典型的共射放大电路

这种电路的特点是电压放大倍数约为 Av=−(Rc/rbe)，其中 rbe 是三极管的输入电阻。负号表示输出信号与输入信号反相。

在实际应用中，我曾经用这种电路做过一个温度传感器的信号放大。

传感器输出的微弱电压信号(几十毫伏)通过共射放大电路放大到几伏，然后送入 STM32 的 ADC 进行采集。

代码示例如下:

// STM32 HAL库ADC采集代码示例
void ReadAmplifiedSignal(void)
{
    uint32_t adcValue;
    float voltage;
    float temperature;
    
    // 启动ADC转换
    HAL_ADC_Start(&hadc1);
    
    // 等待转换完成
    if(HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1， 100) == HAL_OK)
    {
        // 读取ADC值
        adcValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
        
        // 转换为电压值(假设参考电压3.3V， 12位ADC)
        voltage = (adcValue * 3.3) / 4095.0;
        
        // 根据放大倍数反推原始信号
        // 假设放大倍数为50倍
        float originalVoltage = voltage / 50.0;
        
        // 转换为温度(假设传感器灵敏度10mV/℃)
        temperature = originalVoltage / 0.01;
        
        printf("Temperature: %.2f °C/n"， temperature);
    }
    
    HAL_ADC_Stop(&hadc1);
}

3.2 共集放大电路实例

共集放大电路的典型结构如下:

VCC (+12V)
 |
 |----C (集电极，直接接电源)
    /
   /  NPN三极管
  /
 B----Rb----输入(Vin)
 |
 Rb1
 |
GND
​
发射极 E
 |
 |----输出(Vout)
 |
 Re (发射极电阻， 1kΩ)
 |
GND

在这个电路中:

  • 集电极直接连接到 VCC，对交流信号来说相当于接地
  • 信号从基极输入
  • 信号从发射极输出
  • 因此这是共集放大电路

共集放大电路的电压放大倍数接近 1(Av≈1)，但电流放大倍数很高(Ai=1+β)。

输出电压跟随输入电压变化，所以也叫射极跟随器。

我在做一个 CAN 总线驱动电路时，就使用了共集放大电路作为缓冲级。

因为前级电路输出阻抗较高，直接驱动 CAN 收发器会导致信号失真，通过射极跟随器进行阻抗变换，可以有效解决这个问题。

// CAN总线发送数据示例
void CAN_SendMessage(uint32_t id， uint8_t *data， uint8_t len)
{
    CAN_TxHeaderTypeDef txHeader;
    uint32_t txMailbox;
    
    // 配置发送帧
    txHeader.StdId = id;
    txHeader.IDE = CAN_ID_STD;
    txHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;
    txHeader.DLC = len;
    
    // 发送数据
    // 射极跟随器确保信号完整性
    if(HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1， &txHeader， data， &txMailbox) != HAL_OK)
    {
        Error_Handler();
    }
    
    // 等待发送完成
    while(HAL_CAN_IsTxMessagePending(&hcan1， txMailbox));
}

3.3 共基放大电路实例

共基放大电路的典型结构:

VCC (+12V)
 |
 |
 Rc (集电极电阻， 2kΩ)
 |
 |----输出(Vout)
 |
 C (集电极)
    /
   /  NPN三极管
  /
 B----Rb----Cb(旁路电容)----GND
 |
 Rb1
 |
GND
​
发射极 E
 |
 |----输入(Vin)
 |
 Re (发射极电阻， 1kΩ)
 |
GND

在这个电路中:

  • 基极通过旁路电容 Cb 接地，所以基极是交流接地点
  • 信号从发射极输入
  • 信号从集电极输出
  • 因此这是共基放大电路

共基放大电路的特点是输入阻抗低，输出阻抗高，电压放大倍数较高，而且输入输出同相。

它特别适合用于高频放大，因为没有密勒效应的影响。

在射频电路设计中，共基放大电路应用很广。

我在做一个 433MHz 无线模块的项目时，就使用了共基放大电路作为射频前端的第一级放大。

4. 快速判断技巧总结

4.1 口诀记忆法

为了方便记忆，我总结了一个口诀:

“地在哪，共哪极;入出剩，定类型”

意思是:先找交流地在哪个极，那就是共哪个极;然后在剩下的两个极中确定输入和输出，就能确定电路类型。

4.2 特征对比表

电路类型 交流接地极 输入极 输出极 电压放大 电流放大 输入阻抗 输出阻抗 相位关系
共射 E B C 高 高 中 中 反相
共集 C B E ≈1 高 高 低 同相
共基 B E C 高 ≈1 低 高 同相

4.3 实用判断流程

在实际工作中，我总结了一个快速判断流程:

步骤 1:观察三个极的连接情况，找出哪个极通过电容接地或直接接地或接电源。

步骤 2:如果不明显，可以用万用表测量各极对地的交流阻抗，阻抗最小的就是交流接地点。

步骤 3:在电路板上追踪信号走向，看信号从哪里来，到哪里去。

步骤 4:结合电路的功能需求，验证判断结果是否合理。比如需要阻抗变换的地方通常用共集，需要高增益的地方通常用共射。

5. 常见误区和注意事项

5.1 直流地与交流地的混淆

这是最常见的错误。

有些同学看到发射极通过电阻接地，就认为是共射电路，但如果这个电阻没有并联旁路电容，那么对交流信号来说发射极并不是接地的，这时候要重新分析。

例如，如果发射极电阻 Re 没有并联电容，那么这个电阻会引入负反馈，改变电路的性能，但电路类型的判断方法不变，仍然要看交流接地点在哪里。

5.2 PNP 与 NPN 三极管的区别

前面的例子都是用 NPN 三极管，如果是 PNP 三极管，电源极性相反，但判断方法完全一样。

关键还是看哪个极是交流接地点。

5.3 复合电路的判断

在实际电路中，经常会遇到多级放大电路，每一级可能是不同类型的放大电路。

这时候要逐级分析，不能混为一谈。

比如常见的组合是:共射-共集级联，第一级提供电压放大，第二级提供阻抗变换。

6. 工程应用建议

作为嵌入式工程师，虽然我们主要做软件开发，但理解这些基本的模拟电路对我们的工作很有帮助。

在实际项目中:

硬件调试时:当遇到信号异常，我们需要能够快速判断电路类型，分析可能的故障点。比如共射电路输出信号反相，如果发现输出没有反相，可能是电路类型判断错误或者电路有问题。

电路设计时:选择合适的放大电路类型。需要高增益用共射，需要阻抗匹配用共集，需要高频响应用共基。

与硬件工程师沟通时:能够准确理解电路原理图，提出合理的修改建议。我在项目中经常需要和硬件工程师讨论 ADC 前端电路的设计，准确判断放大电路类型是有效沟通的基础。

掌握这三种基本放大电路的判断方法，不仅能帮助我们更好地理解模拟电路，也能提升我们作为嵌入式工程师的综合能力。

希望这篇文章能对大家有所帮助，在实际工作中遇到相关问题时，能够快速准确地做出判断。

https://segmentfault.com/a/1190000047557744

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