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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" D/ T+ ^/ x- o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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& ~4 e* r8 w+ n8 w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
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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??
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: O* H- k' \& V9 h+ Z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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6 R( O' q: y! v; `8 e
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# K, M4 Z* a" T$ \重点  电路分析
0 Q9 O- l5 e- K
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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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# q+ d! }$ h* @# i) b; F0 a6 }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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; O' }  x3 [( C' O2 ]01
" Q% u8 ^) ?3 m6 F! y* d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
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
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由输入回路方程：

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由输出回路方程得：

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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
7 _0 P& D- }5 K% t4、根据技术指标定义，求解Av、Ri、Ro
$ H, ]7 g2 I& I! }??  交流通路（注意为了美观，BJT有翻转）
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- v" t. y7 x+ d$ q% K?? 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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/ G7 n" ]; @" ]# ?1 k: e& l4 Z?? 根据静态工作点求rbe
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4 G) G) P1 Z! b; v1 M??求电压增益（注意寻找输入输出电压和ib的关系）
/ c6 F* |6 @; j3 Q: C" [

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6 r! i) i0 z, Z1 r" v?? 求输入电阻（放大器从输入端看进去的等效电阻）
( y0 P1 Y/ b8 ^1 Q5 z4 j先求下图中绿色框内的等效电阻

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$ [0 ~3 Z( B3 m可由前面求输入电压的式子得出：

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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）
7 [* V, w  m4 R/ r& B放大电路输出电阻求解的方法：
- K0 o: f+ A( k

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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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! Q8 P6 M# i- A根据上述的方法，可以将小信号等效电路转换为：

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; Y# n8 _, A, y7 v4 o$ ~8 v4 Q! D咱先求绿色框等效电阻Ro'。
9 e! K/ l5 E0 c

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5 A$ n. X3 g& z5 B- }
) U6 h5 M3 y6 H6 T难点 共集放大器输出电阻的计算


; _' [& y1 a: l在求共集放大器输出电阻时，很多同学都会冒出的疑问
4 h. B% B4 w3 f) U1 e& 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？

1 G$ O  ?- {8 L5 m9 k举例说明这个问题哦
$ @' e: Y1 m0 Z  N1 `; j
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; T2 q9 O- c7 W8 L# c例：
7 U& V; {3 J$ v. Y, J下图设三极管β=100，rbe=1.67kΩ，Rs=2kΩ，试求输出电阻Ro1和Ro2
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分析+求解：
. {! m8 J* s# w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????????
9 i  x% O& ~2 E9 [' s9 q+ H- f求Ro1的等效电路如下：
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$ ^- j+ b# b  w: O! Y
' A& w4 j- ~! z所以，Ro1=Rc=2kΩ
求Ro2的等效电路如下：
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8 o) o  y4 Y6 e2 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：
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& U1 R7 f9 ]$ b2 w所以，将数据代入得：Ro2≈31Ω
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+ P8 O( v2 i: l6 `5 F& |4 Z" e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~~~
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! l4 \! _) w1 N0 K7 f好了，该到互动时间了，留个啥题目呢？
互动时间
& @* d* z$ [) N9 y( {. F9 b 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？
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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