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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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: \/ q. _/ N. @. h8 Q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~~~
$ f. `) y' ~5 H( G  U8 V6 f1 R

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/ U% X; g! z- _9 y. G2 b
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( i7 Y+ t# a! y& v+ M

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0 N. K+ }) f/ U' Z6 L: z3 A9 k) ^/ |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??
' E! I+ @' X: g. m& X# ^1 g& n# B0 H7 L! p5 N% N. ~
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~~~??????
9 }; x# Q8 Y; r4 K$ s' t: j+ Y0 x% s) A% i

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8 @3 V( J+ K: M

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" [- \$ l0 O# V/ N, B

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$ `' B* i" N4 |

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& L* ]  @. A0 e2 P+ q3 q( T
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/ Z' ^7 E, F( S* B- \8 \6 }. K0 V" t

4 c( ]# q' B( [. k0 ?9 U6 S重点  电路分析* a4 w' o$ E# {( \* ]: \2 q

- c! m  Z( j- a
. H8 J, n( O! x+ B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~~~# t$ X+ o7 q5 G

2 M! e- O7 p& ?; S  `6 Z9 _% W6 C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' D5 X) P) [# ], H0 V3 \9 K' `

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/ y5 I  @& s& m. a7 L

& i% S3 ?- U  ~& ]8 R, X7 \013 ?$ e* [" G2 Q, k1 @' a3 O$ C
静态分析
* }4 U3 j, C' ^" A/ R8 x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+ w$ k, M' n% ]2 x3 l: P' h+ p
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
  C1 P9 P; S+ f0 `" o% E& c0 ~
) {! C3 _4 |1 Q" r/ h% w

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# f# W1 }* }1 n: T$ k
由输入回路方程:8 A" T0 l, d6 h

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6 u) c, w& f1 t2 A: d: Y  b
由输出回路方程得:
; h8 {9 N) u# F

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4 K) H1 b5 q* G1 K' U8 g02
( s) S1 l, s5 ?7 r5 x9 x, ^动态分析5 S$ Z9 u6 I/ J* C6 C- c
步骤:1、将直流电压源接地短路、电容短路,得到交流通路
3 |, G* h2 z* H9 X7 g2、将BJT小信号模型替换BJT符号,得到小信号等效电路4 ~0 [+ o, K0 `5 r* d2 L
3、根据静态工作点和BJT参数,计算小信号模型参数rbe6 H3 r- K7 S+ ^: g7 ?  C, N8 i
4、根据技术指标定义,求解AvRiRo
) H7 s  ^4 `% }1 H6 P, @??  交流通路(注意为了美观,BJT有翻转)
7 r; p5 D  g# z% I7 {
" \9 F1 ^9 C+ m1 `( f: S

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, J* P2 m& O. U8 a; V. _# I% _7 q! [?? 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)
% ]: `" K% @8 E9 K) {) J. `4 U

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: I  N9 c8 W) j3 T/ a; n  L
?? 根据静态工作点求rbe
7 z. z, l: A6 B9 \7 a

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5 j# @/ I& _( o% ]??求电压增益(注意寻找输入输出电压和ib的关系)
! M# e6 H9 E. X$ N' f( k6 x

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" K: a) F- Z3 U% ]; S" Q. U1 P
?? 求输入电阻(放大器从输入端看进去的等效电阻)
2 V& X+ ^8 E0 l& j+ w6 f! C0 f先求下图中绿色框内的等效电阻9 ^1 z: ?4 E# a6 J6 s

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( i3 `0 l$ @, v2 z, r可由前面求输入电压的式子得出:
  A6 m* W7 Y8 C2 q

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0 M# E) o/ K  R2 f$ l0 N?? 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)
6 F- P  Q% ]6 z3 H放大电路输出电阻求解的方法:0 G' S: A" [( E+ H# W- `; z5 g3 \. w

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# I% [: c5 A% o4 ^& Q
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:* L5 ~4 n; p: t# \$ s( o

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( g9 s" K$ |9 `! u根据上述的方法,可以将小信号等效电路转换为:
# }0 f1 G: Y7 u) w

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/ Q+ i7 d7 _" S咱先求绿色框等效电阻Ro'。
6 \) x% q0 S# J( @' R0 y( t
$ g& e9 o1 n: u1 A' m
+ v( Z8 T! h4 S! k$ w" {; p, T* T' g

2 v, @7 e; E1 ^9 F7 f& B0 u( c
; e* H# i6 N! p
4 J# F' r) F4 E难点 共集放大器输出电阻的计算
9 ], ?8 K. X* ]+ O6 T  B2 g) J, S

; g4 G6 q% {, Y# ^, R; s在求共集放大器输出电阻时,很多同学都会冒出的疑问
# _- y# ^; n0 v7 N) O6 b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?; H; U( i+ u: V

" U2 o' K- d8 K; Q) u9 l举例说明这个问题哦4 X8 E5 T# v8 D
9 @4 L* t) ~  ?5 p

7 ]* R8 a, d0 ?# _: a. r8 m; R例:* p+ f- P/ P0 h! ]; ~  [
下图设三极管β=100,rbe=1.67kΩ,Rs=2kΩ,试求输出电阻Ro1和Ro2" d+ t$ s8 c: Q% f
! ^+ e* U/ ?; q6 L; Y) {' B% o1 t
7 p' S! s& q0 g( j; c5 h: a8 G
分析+求解:
, u6 B4 t1 O; H% J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????????
& C+ N& m- @" z) ]5 o4 m求Ro1的等效电路如下:( s: g  Z5 a  l) l7 I5 G5 ]( S  @. i5 a
' T5 n; j8 D" v* T6 q
" k6 \4 F: d  p0 D5 P# g4 k
所以,Ro1=Rc=2kΩ7 ~! c5 T: T8 v0 [
求Ro2的等效电路如下:1 k4 g9 f1 @$ v/ u
" R" O/ x: ~) m2 x4 D
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:5 Z$ r. B: T2 J' H( ~* }

: \1 e7 B- h8 P# h8 M! A
5 B- Z1 ^) S1 p. f所以,将数据代入得:Ro2≈31Ω
9 \. D1 ]0 V7 W4 U4 X7 P
. F* n% I2 b* A# [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~~~0 K# I& V) k, N4 R$ ^
+ i0 T% Q$ `  A  r5 [1 g4 {9 q! r  Q

, e" b; k2 _* ^9 @5 y
' g, Y; W) a0 ?0 L
, q: z/ O! b( @3 r. t好了,该到互动时间了,留个啥题目呢?
. l+ x" l& p% h! [( H互动时间. X" _3 m3 u4 ^) a- m
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?
  K- N& N& o) F' ^2 Z$ d听说小孩子都喜欢做选择题,留言回复有或者没有吧??????
* v  |9 X" X+ `! ^% i/ r8 X% `
+ D2 b1 p: I# v2 c5 R· END·
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