小模电的重难点——共集电极放大器

吴少琴的模电课

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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~~~
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& e& n( H) L0 ^2 u5 `0 Y9 @- ?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且幅度近似相等，因此也称为电压跟随器，或称射极跟随器
- A( M: _) w( g0 K# u

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这个长相平平的电路，凭借动态输入电阻高和输出电阻低的特点，在多级放大器中常作为输入级和输出级，还常用于连接两电路，起缓冲作用，本事大着哩??

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~~~??????

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- h$ r5 i; Y6 b8 I; ?. a. \

. U6 [" _( }8 [3 G重点  电路分析

8 T% b# y8 a+ p3 n
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~~~
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0 t  ~% y; K* y9 T! y0 R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

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01
. P7 J5 p" n" f. z静态分析
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
, ~9 H+ H$ g# i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

# K1 M9 u# y( g3 ]

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( g$ ~- F+ I' j& u# v由输入回路方程：

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由输出回路方程得：
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- }# R4 M: F7 I/ ]# {: [02
动态分析
步骤：1、将直流电压源接地短路、电容短路，得到交流通路；
2、将BJT小信号模型替换BJT符号，得到小信号等效电路
3、根据静态工作点和BJT参数，计算小信号模型参数rbe
) O4 I& `) F4 M6 X; r1 K4、根据技术指标定义，求解Av、Ri、Ro
- ^) ~+ b6 o$ A  X$ r! w# k. o??  交流通路（注意为了美观，BJT有翻转）
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! k6 I  c& P) G. U) J0 }?? 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）
7 T1 K& S0 C! T" o8 W5 B

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' a, ?2 x/ e7 |1 _, `5 ^?? 根据静态工作点求rbe
% L  B+ z0 I  Z+ W

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! U" |9 O5 I0 O7 s5 ]??求电压增益（注意寻找输入输出电压和ib的关系）

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1 O5 u/ S. q3 O4 _6 _?? 求输入电阻（放大器从输入端看进去的等效电阻）
5 y7 U' X* D$ O1 I" K) i先求下图中绿色框内的等效电阻
1 k7 f3 U( h$ a- g  r

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  |8 P0 W/ m' E1 g0 Q可由前面求输入电压的式子得出：
& O+ V3 f. b6 ^* D

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?? 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）
放大电路输出电阻求解的方法：

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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：

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根据上述的方法，可以将小信号等效电路转换为：
6 A1 L5 ]3 N' b2 g

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& y. J) u0 q8 U/ v咱先求绿色框等效电阻Ro'。
' t. t0 \3 r2 ~# t
9 K% L) a7 o- Q5 c2 T
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+ S3 X' A7 m5 o5 g# e5 ^5 ?* O难点 共集放大器输出电阻的计算
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在求共集放大器输出电阻时，很多同学都会冒出的疑问
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？
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举例说明这个问题哦

, @( W; Z6 H3 D, [4 s, D5 h/ ]
6 U  C9 B2 ]% F% [; S# p/ k例：
下图设三极管β=100，rbe=1.67kΩ，Rs=2kΩ，试求输出电阻Ro1和Ro2

: }6 |- @3 w! k6 O8 D
. p1 S# d$ a  B; \分析+求解：
) ~! |' ~# J" q7 h) p+ [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????????
+ Z  c' S. P" N4 w求Ro1的等效电路如下：


, ]6 i: Z9 a9 {0 L  ?; Z所以，Ro1=Rc=2kΩ
! R$ `4 T, ]0 o( }. R求Ro2的等效电路如下：

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 g* _0 C. s* i1 _

; D* D4 e; Y5 n, j  b: ]3 G所以，将数据代入得：Ro2≈31Ω

  T+ Q) x; @2 S: c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 M) `4 x1 \" b8 M# w# ?
+ g: T7 r3 B( W+ s* w% E) n
好了，该到互动时间了，留个啥题目呢？
$ G8 I. o9 w3 o5 _( g/ C互动时间
" M9 i; Y/ X$ }! S7 F# H  Y' _- H 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？
% R0 H( B" @6 \听说小孩子都喜欢做选择题，留言回复有或者没有吧??????

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