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小模电的重难点——共集电极放大器

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发表于 2024-4-8 22:00:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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6 K2 D& |1 v5 a1 R经过清明小长假的休整,我们再次开启模电之旅,这一站来到共集电极放大器~~~
& j# ~2 c- U# r( w

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/ C8 S' u& x  w; T( q由于它的信号是从发射极输出的,也称为射极输出器,还因为输出电压是与输入电压同相幅度近似相等,因此也称为电压跟随器,或称射极跟随器
: `7 _8 v# U% i* k. y! }! ?- `

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. ]4 k0 @* z8 ], e9 I! H
这个长相平平的电路,凭借动态输入电阻高输出电阻低的特点,在多级放大器中常作为输入级输出级,还常用于连接两电路,起缓冲作用,本事大着哩??
% b3 U2 d8 b$ m
# W2 [+ k0 i- W! Z: o0 a而它更是期末考试卷子中的常客,拖拽下面的滚动条看看历年出现的共集电极电路吧????????这里只列了近三年的~~~??????! |* A% \+ G: k+ W/ V0 y  b# J

( E- r+ {9 \0 V% J  a7 P* u' _

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; e( ~8 a/ x5 H

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; @# \* }3 k: j1 h" G' y' z

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& B. V0 l/ w5 K+ o6 f  b

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# F0 P7 @3 R$ ^: o5 ^& c
More
7 ^8 A: l( h' v5 d6 E, ~. e" j  m* _* f$ [5 P- t7 T* G- z2 a

) \6 d* M; K0 M4 U& T4 e重点  电路分析; C# X. [+ Y( v* i7 B( ]
1 x, P6 H5 \* b" N5 H  F# {
' N3 c( \+ V# E
随手拿一道考试题作为例子讲解共集放大器的分析过程吧~~~3 M/ @: V- n6 z% s* g" ~- L
' z# D; O* W+ W. |0 w& d- s/ N
分析如下电路,已知β=100,VBE=-0.7, rbb'=200Ω,求解静态工作点,以及动态技术指标Av、Ri、Ro  ~! \) F5 G* R3 o; j/ r* M

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8 q7 W$ @0 d/ `1 U! T

' x! V# i  g! f" ]# q+ {8 k011 x2 ?, r% Z# l3 P( }2 F- P
静态分析
- i" J0 W/ V% M. o步骤:画出直流通路列写电路方程,并利用发射结的简化模型|VBE|=0.7(硅管)或|VBE|=0.2(锗管),求出静态工作点
1 Z6 _3 N$ ]1 {% [/ Y; f/ [# j9 t将信号源vs短路,电容开路,得到直流通路,注意该电路的晶体管是PNP管,为了使求解出来的电流是正值,电流方向选择实际电流方向2 |$ t! t% P* i* J" \) k

0 {% T, E: ^; ?. Q

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2 A8 g8 H0 z4 f6 x/ Y0 u6 X; g$ U由输入回路方程:+ v6 B! _& o& J  @( W' J5 K

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) Z! W" J" B3 g! \7 T% p由输出回路方程得:  @; y4 i4 b* J8 Z1 D

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9 N/ A- H& B* g" y, o5 N9 j! e028 E" H7 t: ]6 z5 {
动态分析
7 M; o5 S3 l7 D0 B' p步骤:1、将直流电压源接地短路、电容短路,得到交流通路, f( P+ }+ V- }: i/ a; V
2、将BJT小信号模型替换BJT符号,得到小信号等效电路5 @' J, ]  w5 _! U/ p
3、根据静态工作点和BJT参数,计算小信号模型参数rbe0 ?2 Q0 i' u% Z; a+ G. @
4、根据技术指标定义,求解AvRiRo1 [4 \+ v0 w9 }7 Z( t
??  交流通路(注意为了美观,BJT有翻转)  F; G: N( L% I

' J* l" w& `8 N9 |3 E( J

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1 W6 ?1 f: P7 |1 o) w?? 将BJT小信号模型替换BJT符号,(注意PNP管的电流方向取和NPN管一致,因为动态分析只关注它们方向的关联性)  E1 @8 m: A  S! Q& H0 Y2 r2 C: ]  }. P( S

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7 d; w! ~+ k8 f/ E4 ]2 B% v
?? 根据静态工作点求rbe
" x- E8 b# F9 Y6 D# I

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7 j7 L) ]$ t* d6 q0 _1 T??求电压增益(注意寻找输入输出电压和ib的关系)  u: `& X5 o' z

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( S7 t5 r$ D4 G% p; H8 g; b4 z
?? 求输入电阻(放大器从输入端看进去的等效电阻)+ f: `' R9 ^4 T* F! R4 I
先求下图中绿色框内的等效电阻5 F' r  A& ?* H: O+ ]; K

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+ o9 q, u9 V$ d  v" L: j可由前面求输入电压的式子得出:# @6 }) a+ f5 a  \3 ?' Y

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1 }  Z0 o" x' }: h  \  M6 d5 A
?? 求输出电阻(输出端的戴维南等效电阻,需要将信号源短路,负载开路)
: H+ K! O% w2 {4 |* O9 c7 {6 q5 p放大电路输出电阻求解的方法:
3 s; u5 E  Z5 o- R# {  b+ ~

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: ?$ u+ A  \. E2 j6 l  @8 Q$ t如上图,在信号源置零(vs=0,但保留Rs)和负载开路的条件下,在放大电路的输出端加一个测试电压源vt,相应地产生一测试 电流it ,于是可得 输出电阻:+ t8 y3 h9 `7 b' r1 @; R

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5 }. B( l' e/ F4 m3 B根据上述的方法,可以将小信号等效电路转换为:
# d% f: K5 E4 e5 A

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7 u: m8 w5 G- }% Y. R( C0 W3 ^
咱先求绿色框等效电阻Ro'。
, k# Z) z+ r) J; t0 @3 C, b
# u2 ^  A3 o) L" ]& w7 q* W6 V6 x; Z( ^2 z9 V- U& }7 o

' p, q- [1 Q3 j2 R. F  d# U. _  I- P
2 f  g7 H8 {9 {2 c& i  L: ]; y3 S. x; b9 j
8 C3 ]0 K- \6 s) \) ]- a0 {  K
难点 共集放大器输出电阻的计算
) I8 ^. s' c+ R2 Z$ _7 j9 ]" b2 P4 J& ~# p4 G3 _
9 V( ?' C) `  R  }$ `/ X% ^/ n
在求共集放大器输出电阻时,很多同学都会冒出的疑问
5 u3 m" m0 i8 P3 U5 o: F; k在求共射放大器的输出电阻时,不管是不是带有射极电阻Re,都可以很开心地认为输入电源短路后,输入电流ib就为零,那么受控电流源就可以看成开路。于是很自然地以为输出电阻求解时,受控电流源就是可以开路处理。但事实是共集电极放大器却不适用,为什么呢?
2 v* a1 ]/ C6 j
8 V" b) E  k) y9 U' _& ~举例说明这个问题哦& t1 h# J( h' d% O

7 b& w2 j' J6 L" l- N; P2 ^
! [1 v  O+ r1 [1 j) P例:
7 m* W( A& E1 E1 P$ h下图设三极管β=100,rbe=1.67kΩ,Rs=2kΩ,试求输出电阻Ro1和Ro2( y* [0 a3 ?8 h- F
2 D9 W; @' X: v' ]* ], A. f% B
" F! s; o' ?+ a" c
分析+求解:
  p* y, h+ |) c. s图中vo1是从集电极输出,电路是共发射接法,而vo2是从发射极输出,电路是共集电极接法。注意比较下面的两个等效电路哦????????( S. y; u  W8 L: a' F% I9 O
求Ro1的等效电路如下:! `6 B9 H3 @9 m, l% j, a$ G
0 Q# D! y, ~# m4 n! F) t% m
! k# D% J4 w( G' j2 K
所以,Ro1=Rc=2kΩ
9 G5 A- a8 `' W) y0 c5 V1 {0 n; H: E求Ro2的等效电路如下:
8 z2 y4 e& H6 q9 ]" J1 o$ }* z6 A, X
此时电路中由于rbe连接在测试电压源上,从而测试电流会流经rbe,使得ib并不等于0,因此受控电流源也就不能看成开路。通过等效电路的定义得到:3 R( l3 a$ e- I+ m

% k) g9 }: A% i) Z; |$ `1 ~4 s: L2 i6 e5 _3 q
所以,将数据代入得:Ro2≈31Ω+ V8 G5 J! {& @* F" e9 {

2 ~1 v' v  I! C3 H3 P9 l9 O比较上面两个等效电路,共射接法时,基极支路跟输出端并没直接连接,而共集电极接法时rbe连接着输出端,因此呈现的结果也就不一样喽~~~
9 N$ k9 `% H# E1 ]( |
0 [0 P7 Q4 ]6 g! Q- _* j
1 O; @/ Y! K/ m( e. @. |% a( B1 ?4 w& M' C* G! u# B( \7 s5 ^  p, [# m# Z
. T- K9 f3 S0 i3 X8 M  E
好了,该到互动时间了,留个啥题目呢?6 W6 Z7 @& o5 L7 o) T$ O; N/ ~
互动时间4 U% {4 U( B+ u
上面例题中当输出为vo2时,也就是共集电极接法时,电路中的集电极电阻Rc对共集放大器的动态技术指标(Av、Ri、Ro)有影响吗?2 z% [. O4 P8 W" \
听说小孩子都喜欢做选择题,留言回复有或者没有吧??????
4 }3 f' {* x% Z5 h
& ^$ T7 i+ h% C& G- N/ {/ U· END·
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