查看“︁共基極”︁的源代码

{{article issues|
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}}
{{NoteTA|G1=Electronics}}
[[Image:NPN common base.svg|thumb|130px|圖1. 基本的 NPN 共基極電路 (忽略[[偏置]]細節)。]]

在[[電子學]]裡，'''共基極'''[[放大器電路|放大器]]是三個基本單級[[双极性晶体管|BJT]]放大器結構的其中一種，通常被使用於電流緩衝或[[電壓放大器]]。在這個電路中，射極作為輸入端，集極作為輸出端，基極為共用端（它可能[[接地]]，或是接到電源）。類似在[[場效電晶體]]電路的[[共閘極]]（common gate）。

==簡化運算==
當電流流入射極，會產生[[勢能|位能差]]導致電晶體可以傳導<ref>{{Cite web |url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/basemit.html#c1 |title=存档副本 |accessdate=2016-03-06 |archive-date=2020-08-02 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200802225011/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solids/basemit.html#c1 |dead-url=no }}</ref>，在[[雙極性電晶體|BJT電晶體]]上，藉集極傳導的電流會與[[電壓]]成正比，依偏壓和其他的結構而有所不同。<ref>{{Cite web |url=http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_4/7.html |title=存档副本 |accessdate=2016-03-06 |archive-date=2015-04-23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150423095930/http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_4/7.html |dead-url=no }}</ref>

<br />
因此，若沒有電流流入射極，電晶體就不會傳導。

== 應用 ==
這種佈置方式在低頻迴路上不是很常見，低頻迴路通常是給需要非常低的輸入阻抗的放大器用的，例如作為動圈式麥克風的前置放大器。然而，它在高頻放大器上卻很常見，例如在[[甚高頻]]和[[特高頻]]中，這是因為它的輸入電容不會受[[密勒效應]]影響（密勒效應會降低[[共射極]]配置的[[頻寬]]），亦因為其在輸入和輸出間相對高的絕緣性而受用。這麼高的絕緣性表示輸出端只會有很少的反饋回到輸入端，導致極高的穩定性。

這種配置作為電流緩衝器也很有用，因為它有大約一致的電流增益（current gain，公式見下）。通常一個普通的基底會以這種方式使用，其前為一個共發射極級（common-emitter stage）。這兩者自[[共源共柵]]（cascode）配置的組合有著幾個個別配置的優點，例如高輸入阻抗和絕緣。

==低頻特性== 
在低頻和[[小信號]]的狀況下，第一條式子裡的迴路可以由第二式中的來代表，第二式中由[[雙極性電晶體]]的{{le|Hybrid-pi model}}運作。輸入訊號由[[戴維寧定理|戴維寧]]電壓源 v<sub>s</sub> 以及一系列電阻 R<sub>s</sub> 表示，而負載是電阻器 R<sub>L</sub>。這迴路可以用來獲取接著的共基極放大器（common-base amplifier）的特性。

{| class="wikitable" style="background:white;text-align:left;margin: 1em auto 1em auto 1em auto 1em auto 1em auto"
!   !! 定義 !! 表達式 !! 近似表達式 !! 條件
|-valign="center"
!'''開路[[電壓]][[增益]]'''
| <math> {A_{v}} = \begin{matrix} {v_\mathrm{o} \over v_\mathrm{i}} \end{matrix} \Big|_{R_{L}=\infty} </math>
|<math> \begin{matrix} \frac {(g_m r_\mathrm{O}+1)R_C} {R_C+r_O} \end{matrix} </math>
|<math> \begin{matrix} g_m R_C \end{matrix}</math>
|<math> r_O \gg R_C</math>
|-valign="center"
! '''短路[[電流]][[增益]]'''
|<math> A_{i} = \begin{matrix} {i_\mathrm{o} \over i_\mathrm{i}} \end{matrix} \Big|_{R_{L}=0} </math>
|<math> \begin{matrix} \frac {r_{ \pi }+ \beta r_O} {r_{ \pi} +( \beta +1)r_O} \end{matrix}  \begin{matrix} \end{matrix} </math>
|<math>  1 </math>
| <math>\beta \gg 1 </math>
|-valign="center"
! '''[[輸入阻抗]]'''
|<math> R_\mathrm{in} = \begin{matrix} \frac{v_{i}}{i_{i}} \end{matrix} </math>
|<math> \begin{matrix} \frac {(r_O+R_C\|R_L)r_E} {r_O+r_E +\frac {R_C\|R_L} { \beta +1}} \end{matrix}</math>
|<math> r_E \left( \approx \frac {1}{g_m}\right) </math>
|<math> r_O \gg R_C\|R_L  \ \ \left( \beta \gg 1 \right)</math>
|-valign="center"
! '''[[輸出阻抗]]'''
|<math> R_\mathrm{out} = \begin{matrix} \frac{v_{o}}{-i_{o}} \end{matrix} \Big|_{v_{s}=0}</math>
|<math> R_C \| \{[1+g_m (r_{\pi}\|R_S) ]r_O +(r_{\pi}\|R_S)\}  </math>
|<math> R_C || r_O </math>
; <math> R_C || \left[ (r_{ \pi}//R_S)(1+g_mr_O) \right]  
 </math>
|<math>\ \  R_S \ll r_E  </math>
;<math>\ \  R_S \gg r_E </math>
|}
:'''注意：'''平行線（||）表示[[並聯電路|並聯]]的零件。

一般來說，總體電壓/電流增益因為{{le|負載效應|loading effect}}而可能低於以下列出的斷路/短路增益甚多（依電源和負載電阻而定）。

===主動負載===
對電壓增幅器而言，如圖一所示，使用電阻''R<sub>C</sub>''時，在這個增幅器所允許的輸出電壓範圍會緊跟著增加的電壓，也就是說，大的電壓增幅需要大的電阻''R<sub>C</sub>''，進而暗示說，大的DC電壓會隨著電阻''R<sub>C</sub>''而降低，假定提供一個電壓，它降得越多，在電晶體飽和發生而產生扭曲的輸出信號前，''V<sub>CB</sub>''越小且允許的輸出震盪也越小，為避免這種狀況，可以使用[[主動負載]]，例如:[[運算放大器|電流鏡]]，如果決定要使用電流鏡，上述表格''R<sub>C</sub>''的值可以被主動負載的微訊號輸出電阻值所取代，而且通常至少與圖例一的主動電晶體的''r<sub>O</sub>''一樣大，換句話說，在主動負載的降低DC電壓是一個固定低的值，(主動負載的{{link-en|compliance voltage|compliance voltage|恆流輸出電壓}})，相較而言，比使用電阻''R<sub>C</sub>''所降低的DC電壓少得多，也就是說，一個主動負載對輸出電壓震盪會有較少的限制，注意不論是否有主動負載，大的AC增幅依舊與大的AC輸出電阻有關連，除非''R<sub>L</sub> >> R<sub>out</sub>''，否則會導致很低的電壓分壓。

作為電流緩衝區使用，增幅並不會被 ''R<sub>C</sub>''所影響，但輸出電阻會，由於輸出的電流分流，在緩衝區的輸出電阻比被驅動的負載''R<sub>L</sub>''大得多是令人滿意的，所以大的信號電流可以被傳送給負載，如果電阻''R<sub>C</sub>''被使用，如圖一所示，大的輸出電阻會與大的''R<sub>C</sub>''相關聯，再次在輸出限制信號的震盪(儘管電流被傳送給負載，通常進入負載的大電流信號，也暗示著，在負載上的大電壓震盪)，一個主動負載提供高AC電阻值，而對輸出信號的震盪振福較不會有嚴重的影響。

==特徵總覽==
以下會進行更加細節的應用範例說明，請觀看:
*輸入[[共射極]]之節點的增幅器阻抗''R<sub>in</sub>''是非常小的，我們粗略的假設:
:::<math> R_{in} = r_E =  \begin{matrix} \frac {V_T} {I_E} \end{matrix}  </math>,

::''V<sub>T</sub>''是一個{{link-en|熱當電壓|therma voltage|熱當電壓}}而''I<sub>E</sub>''是一個[[直流電|DC]]電流。

用一個相當典型的例子來看， ''V<sub>T</sub>''=26mv, ''I<sub>E</sub>'' =10 mA,''R<sub>in</sub>'' = 2.6 &Omega;如果''I<sub>E</sub>''被降低並提高''R<sub>in</sub>''，就有以下後果需要考慮如:低轉移移電導、高輸出電阻和低&beta;。對這種低阻抗輸入電壓問題的一種解法是，在輸入端放置一個共基極形成{{link-en|cascode|cascode|鏈結}}增幅器。

*因為阻抗輸入很低，大多數的來源信號比共基極增幅器''R<sub>in</sub>''的來源阻抗還要高，結果就是來源會傳送一個電流給輸入而非電壓，即使來源是電壓(根據[[Norton's theorem|Norton定理]]，電流''i<sub>in</sub>'' 約略等於  ''v<sub>S</sub> / R<sub>S</sub>'')。如果輸出信號也是電流，那麼增幅器就是一個電流緩衝區並且傳送跟輸入一樣的電流，如果輸出是電壓，那這個增幅器就是[[電流電壓轉換器|轉阻放大器]]，並且傳送一個負荷阻抗的電壓，例如:''v<sub>out</sub>'' =  ''i<sub>in</sub> R<sub>L</sub>''的負載電阻''R<sub>L</sub>''比增幅器輸出電阻''R<sub>out</sub>''要小的多，也就是說，電壓會在這個例子增加(以下更加詳細的說明):

:::<math> v_{out} = i_{in} R_L = v_s \begin{matrix} \frac {R_L}{R_S} \end{matrix} </math> <math>\ \ </math>  <math>\rarr </math>   <math>A_v =\begin{matrix}\frac {v_{out}}{v_{S}} = \frac {R_L}{R_S} \end{matrix} </math>.

注意:來源阻抗''R<sub>S</sub> >> r<sub>E</sub>''，輸出阻抗會接近''R<sub>out</sub>'' =  ''R<sub>C</sub>'' || [ ''g<sub>m</sub>''( ''r<sub>&pi;</sub>'' || ''R<sub>S</sub>'' ) ''r<sub>O</sub>'' ].

*以一個非常低的阻抗來源的例子而言，共基極增幅器並不會如同電壓增幅器運作，以下討論其中一個例子，在這個例子中(以下更加詳細的描述)，當''R<sub>S</sub>'' << ''r<sub>E</sub>'' 而且 ''R<sub>L</sub>'' << ''R<sub>out</sub>''，增加之電壓為:

::: <math>A_v =\begin{matrix}\frac {v_{out}}{v_{S}} = \frac {R_L}{r_E} \approx g_m R_L\end{matrix} </math>,此處''g<sub>m</sub>'' = ''I<sub>C</sub> / V<sub>T</sub>''為轉移移電導，注意對低阻抗來源''R<sub>out</sub> = r<sub>O</sub> || R<sub>C</sub>''.

*在混合Pi裡的 r<sub>O</sub>的內含物會預測從增幅器輸出到輸入的反向傳導，也就是說增幅器是''左右對稱''的，其中一個結果是，輸入/輸出[[阻抗]]會被負荷/來源 終止阻抗所影響，也因此，譬如輸出電阻R<sub>out</sub>，根據來源電阻R<sub>S</sub>可能會超過'' r<sub>O</sub> || R<sub>C</sub>'' ≤ ''R<sub>out</sub>'' ≤ (β + 1)'' r<sub>O</sub> || R<sub>C</sub>''的範圍，當r<sub>O</sub>的忽略是正確的，增幅器可以單邊接近(對低增益和低緩和負荷電阻是合理的)，可以簡化分析。這個約略值通常可以由謹慎的設計所取得，但在RF電路會較不準確，而且在整合電路設計中，主動負載會被正常使用。

===電壓增幅器===
[[Image:Common-base small signal.svg|thumbnail|300px|圖例2: 計算不同參數的小訊號模型; 作為電壓訊號來源的Thévenin.]]

對於被用作電壓增幅器的共基極電路，此電路請參考圖例二。

此輸出電阻很大，至少''R<sub>C</sub> || r<sub>O</sub>''，這個值在低來源阻抗時會上升(''R<sub>S</sub> << r<sub>E</sub>'')，我們不希望在一個電壓增幅器看到很大的輸出電阻，因為他會在輸出導致一個很低的[[電壓分配定則|分壓]]，儘管如此，負荷很低但增加的電壓仍然很相當可觀:根據表格，''R<sub>S</sub> = r<sub>E</sub>''時的增加是''A<sub>v</sub> = g<sub>m</sub> R<sub>L</sub> / 2''，對一個很大的來源阻抗，增加的會由電阻比值''R<sub>L</sub> / R<sub>S</sub>''所決定，而電晶體特性，對溫度的不靈敏和電晶體變化是一個重要的優勢，
另一個使用混合-Pi模型的計算的替代方案是，一個基於二端口網路的通用技術，例如:在一個電壓為輸出的應用中，一個g-等效二端口可以被選用來簡化，如同在輸出端使用電壓增幅器。

對''r<sub>E</sub>''鄰近的值''R<sub>S</sub>''，其在電壓增幅器和電流緩衝區是可轉變的，對''R<sub>S</sub>'' >> ''，如同[[Thévenin's theorem|Thévenin source]]的驅動器代表，可以被[[Norton's theorem|Norton來源]]所取代，共基極電路會停止表現像個電壓增幅器並表現像個電流隨耦器，如下所述。
===電流隨耦器===
[[Image:Common base with Norton driver.svg|thumbnail|300px|圖例 3: 附有牛頓驅動器的共基極電路; ''R<sub>C</sub>'' 會被省略因為一個[[主動負載]]被假設擁有無限小的訊號輸出電阻。]]
圖例三顯示共基極增幅器被用作電流隨耦器，電路訊號由一個在輸入的AC [[Norton來源]]所提供，(電流 ''I<sub>S</sub>'',  Norton 電阻 ''R<sub>S</sub>'')，而此電路在輸出有個負載電阻''R<sub>L</sub>''。

如先前所提到的，作為一個輸出電阻''r<sub>O</sub>''的結果，這個增幅器是雙向的，它會將輸出連到輸入，在這個案例中，僅管在最糟的情形下，輸出電阻依舊很高，(對一個大的''R<sub>S</sub>''而言，至少''r<sub>O</sub> || R<sub>C</sub>'' 而且可以成為''(β + 1) r<sub>O</sub> || R<sub>C</sub>'')，大的輸出電阻是一個電流來源的令人滿意的特性，因為合適的分壓會送多數的電流給負載，只要''R<sub>S</sub> >> r<sub>E</sub>''，增加電流會近乎整合。

另一個分析技術是基於[[二端口網路]]，如:在一個電流為輸出的應用，一個h-等效二端口會被選擇，因為它在輸出端口使用電流增幅器。
==参见==
{{Portal|电子学}}
*[[共汲極]]
*[[共源極]]
*[[差動放大器]]
*{{link-en|混合-Pi 模型|Hybrid-pi model}}
*[[二端口網路]]

==參考文獻==
{{Reflist}}

==外部連結==
* [https://web.archive.org/web/20060909081850/http://people.deas.harvard.edu/~jones/es154/lectures/lecture_3/bjt_amps/bjt_amps.html Basic BJT Amplifier Configurations]
* [http://230nsc1.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/npncb.html NPN Common Base Amplifier]{{Wayback|url=http://230nsc1.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/npncb.html |date=20060901173732 }} — [[HyperPhysics]]
* [http://www.tedpavlic.com/teaching/osu/ece327/lab1_bjt/lab1_bjt_transistor_basics.pdf ECE 327: Transistor Basics] {{Wayback|url=http://www.tedpavlic.com/teaching/osu/ece327/lab1_bjt/lab1_bjt_transistor_basics.pdf |date=20200802225021 }} — Gives example common-base circuit (i.e., current source) with explanation.

{{DEFAULTSORT:Common Base}}
{{模拟电路}}
[[Category:單級電晶體放大器]]