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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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& S3 }: N0 i, 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~~~
+ z/ z$ W5 }1 S; z% R* B& ?

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- K( @' J$ w7 m% z) x( }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6 a0 F& s( x/ U

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8 |+ Y2 H( i) U* I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??
! @& N2 e& |7 @/ L2 H. o7 Q8 F. j& D5 A; W
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~~~??????
, y( v" |  V5 {' I) ~/ ^' W) q5 ?$ V( g& R: U& Y$ G1 \

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: W: W8 F% }! n; m2 ~% E

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7 V* Z5 h! R$ X* M' p

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* U8 }* R! a  q" _* o: T' W& Z

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More
( V. {0 Q, E2 A$ q( ?
  b4 j( ?; P! L/ T4 i" w7 s
! Y4 t* R1 q5 y# _重点  电路分析2 _; O5 n0 b2 {8 c# m& h
" Q0 R1 c4 t- f; r% ^
1 |! a- U% [; K
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~~~5 C- I1 J8 J0 s* E4 K# d
; G; L3 B+ O! E
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" f: g. {" ^9 ]: h, ^8 r& T/ p

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4 u+ z2 X5 c- ]1 N$ Y
7 {& L* f$ G, I9 b, d01
8 Q' F& |3 h, M( b" g静态分析
# c% E8 X9 Z5 N! }7 T" A% o3 f7 |- s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3 I: j# R- |: f3 S. E
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+ F% f  t) ?7 }" P% O5 u
7 v3 Y$ K; O6 n( [; c+ F! ~. d

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1 k2 W7 q% j! I3 y- t* \4 m# @% Z
由输入回路方程:
1 n4 k8 n" u# f6 d' k

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9 K) y3 y3 D4 O7 r+ Y
由输出回路方程得:
: m- D9 x: J0 V) Z' B

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6 ?) d/ Y% h0 t* {3 f2 ]- F& C. o0 A+ O
02, D# y5 m3 N. Q8 m! |' \0 A; W
动态分析- P, y3 j; V0 f9 U2 ^8 i5 F+ u1 l$ R0 b$ V
步骤:1、将直流电压源接地短路、电容短路,得到交流通路
! {2 W9 s8 P9 b) k2、将BJT小信号模型替换BJT符号,得到小信号等效电路
/ w. d. I3 ?: {3、根据静态工作点和BJT参数,计算小信号模型参数rbe% y0 W4 V' ~  @0 j/ t! ^1 r) ?
4、根据技术指标定义,求解AvRiRo/ U: T0 c3 H& P* U- K, k( [
??  交流通路(注意为了美观,BJT有翻转)1 [! z* n1 q3 J! M) I+ y: x
$ X$ H# v9 O( I% o3 w- h; i

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7 _1 T3 `! d$ [
?? 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)
0 u; |9 r% s8 q0 F. r; H. o: X

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2 T( u+ x% X, a! n* v! M
?? 根据静态工作点求rbe
  J0 |5 z! B* ~' K% r3 v, K% m

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( A4 H( s) P& j. u/ W7 _??求电压增益(注意寻找输入输出电压和ib的关系)
" z- n9 U- M* D2 V5 B

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" T3 W& v0 z4 r( A$ S% s! i+ ]?? 求输入电阻(放大器从输入端看进去的等效电阻)
$ v4 ?! ]: P  U) {3 C# M. k6 T先求下图中绿色框内的等效电阻
0 Y2 B; [0 j$ G& ?* e- Q5 ?

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  s7 D5 Q! K0 K
可由前面求输入电压的式子得出:
- @2 z3 e4 a- D0 k9 t- R7 e0 j* S

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9 p3 A7 f) c7 }/ G, F, f- j8 Z?? 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)" R$ o9 Y5 Z8 G5 ?# H
放大电路输出电阻求解的方法:7 P; K) j- b* G2 _1 D0 Z/ o

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  D9 i1 c( e2 k; n- W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:7 @0 ]) H: D) L- z

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, B! _/ Z. |! D  W0 Y. k2 y: ~根据上述的方法,可以将小信号等效电路转换为:; _8 m+ z: q3 U9 x% |

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0 ]5 v* c5 ]  m) j5 p
咱先求绿色框等效电阻Ro'。# n" K0 X6 Z1 l
& g( N* ~+ c" S) s/ u6 c+ o/ q
7 ~/ l- C+ A3 r. H

/ o. }. c: o* g6 {" S9 h/ H; m, \- v
2 s, P) M+ x4 A) Y( V+ m" L+ k: b: H4 Q
" h2 d3 d6 p  A5 t. L- h
难点 共集放大器输出电阻的计算
7 j* M5 C3 ^5 @* P) C" s7 V0 }" B
& d  X( M  w6 T* t
7 _  `, v2 p' I0 @5 Q" O在求共集放大器输出电阻时,很多同学都会冒出的疑问
/ N5 x9 Y6 h; u9 ^0 O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?" u& P- [5 o4 L. t$ [* q

" q$ w5 f" J) y5 a7 P) e+ R+ J! X举例说明这个问题哦5 k1 [0 t: c* G7 M

5 x5 I  y; C' n; Q
- Y3 j! U8 ?  H+ j* w& \& e* N例:) d4 }. m6 U* T( e5 e" U
下图设三极管β=100,rbe=1.67kΩ,Rs=2kΩ,试求输出电阻Ro1和Ro2/ j% C* S/ P$ s1 {

( ~( t6 r/ `7 l6 a1 j7 x- p% `, P3 L5 u5 f4 `
分析+求解:  F; I0 s4 x, k- Z  C
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????????
* `8 b: l% W' W求Ro1的等效电路如下:  N; T2 r: {/ Y- @$ G& K
$ U3 k, @( v) q7 g

6 G  c! l8 e, a! _3 G: t0 O2 ~所以,Ro1=Rc=2kΩ) l% a+ q- i, |+ ]
求Ro2的等效电路如下:
9 j) Y. [) R6 X$ V. Q) N9 D1 n7 Q( A: C! f; G
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:0 P) W1 |5 n, M8 p- }
7 J" A. I' n9 t2 s
4 q8 @+ Z1 \0 S
所以,将数据代入得:Ro2≈31Ω( {6 ^3 o1 ^# I3 _6 J3 s
; p( ?5 ^! t; j8 w  w9 d" D* D
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~~~; |$ E& X" j8 [0 S3 R  z4 m

- D3 Y% s' f# l) m6 W+ G+ t: w8 \2 `$ u: L4 S$ o

% Q0 O0 e  g7 w! r- N5 j* ?% {2 l# {6 D. p  W) ?
好了,该到互动时间了,留个啥题目呢?; W) Y. W8 m7 R8 K
互动时间
  O9 G7 \' \2 d+ \ 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?+ ]* G# g. D& n/ c0 I. r6 F/ J2 T" N
听说小孩子都喜欢做选择题,留言回复有或者没有吧??????+ E7 m6 n" O* z7 ]" P  W. ~% q

5 E1 `& C1 ?. Z7 _0 X- ?& p. ?· END·
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