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~~~
3 V3 \6 Q! i' u5 U: m' T

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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
1 Z& w6 F5 q* o& |' c* x+ c) X2 E

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1 ?5 l' x, T" w( P/ ~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~~~??????

% N7 \8 n  W% N+ K; k

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* f& T% o+ K& m1 P: G' k

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6 t* y8 Q& t+ @( a8 RMore

  v5 A& H+ K6 ]0 c- d1 p4 F
% j5 F$ H: m+ N$ U3 s重点  电路分析
0 c" |5 g: T# `7 C, G" J. B
8 q$ b2 p6 i1 a9 A: y2 A3 a
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~~~
$ z" H- d8 z+ ~' f3 K
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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6 }' ~3 }% H1 o4 |+ E! D; z9 O
3 i6 I# O' V% u+ x/ X5 j, H0 ~/ ~7 t6 M01
* O+ X: q/ a3 l1 X3 ^6 T静态分析
+ c8 A& W0 }( \9 A4 ]% c' L) m: m3 I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
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
/ S0 z" j4 M/ b' W) g) E

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8 }' t; I3 `' j) x% O$ Y) J& Z3 _% o由输入回路方程：

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0 E# |0 t& e. s  f5 z( s) Y由输出回路方程得：

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5 u5 L- h, k2 e6 f: H' E02
# L+ }3 e) M* S) A- \+ ?. ~5 v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；
) g) u# ]6 M* d# |' p' q2、将BJT小信号模型替换BJT符号，得到小信号等效电路
' l; w6 m. `- U3 R) [3、根据静态工作点和BJT参数，计算小信号模型参数rbe
4、根据技术指标定义，求解Av、Ri、Ro
7 o- |5 _' h' U??  交流通路（注意为了美观，BJT有翻转）

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?? 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）

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?? 根据静态工作点求rbe
- f- L, h: g: V% U& g

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??求电压增益（注意寻找输入输出电压和ib的关系）

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?? 求输入电阻（放大器从输入端看进去的等效电阻）
8 ~1 E, \- N' l) y7 ?先求下图中绿色框内的等效电阻

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可由前面求输入电压的式子得出：
2 h5 x" J3 F, w0 z

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, R* `9 m  P( p; \7 h# I* j?? 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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4 R$ q( h; Q9 l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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- |& e- h8 \- T, z+ t7 v( {根据上述的方法，可以将小信号等效电路转换为：

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咱先求绿色框等效电阻Ro'。


- v$ _9 g6 G+ N9 z7 |+ Q# o( r
: G& F: F5 R4 G# J& O


难点 共集放大器输出电阻的计算
% Y9 K; d' q& d/ q

在求共集放大器输出电阻时，很多同学都会冒出的疑问
# M5 l$ T. o1 T+ `' v: g# 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？
. ~8 X! H$ a) y; E; e
+ C2 N4 H' {: z. I1 l+ }举例说明这个问题哦
- C9 v# D3 ?$ x9 h0 [

) o8 Q4 q% S: X, L% V# \6 b' D例：
; j% P7 c7 I: |! b下图设三极管β=100，rbe=1.67kΩ，Rs=2kΩ，试求输出电阻Ro1和Ro2

+ w- M* R4 X$ Y9 @  s$ f+ X1 q
分析+求解：
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+ l; ~' Y) \# [3 I+ Y求Ro1的等效电路如下：
4 z1 n$ w+ m' o; b5 M
) y* T4 a, F4 a( L, ]6 x: s
. A: e. k4 u  S0 _3 T所以，Ro1=Rc=2kΩ
求Ro2的等效电路如下：
' A: ]8 c1 n3 X, }4 g7 e
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：
; X* }0 k* ~! ?0 M3 P8 K- F7 Y

" t  o3 Y, m% K6 h4 R. Z7 E6 ~所以，将数据代入得：Ro2≈31Ω

' r# `9 c" A: U" E( 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~~~
1 f  g' m" R. B) X5 R4 O



好了，该到互动时间了，留个啥题目呢？
互动时间
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？
; s" Y& m  J6 W/ `& ^2 k3 p4 L8 @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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