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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1 B( g1 i) S3 _# c) Z, ]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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' t0 N. A  \; [4 n% Q/ s6 V( K! T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
3 V/ L% ~' t  T9 c+ E

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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??
' ?& w/ O' R1 c4 n2 H: q9 \
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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重点  电路分析
" \9 P  `9 x% q2 A5 v, P

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~~~

- s& w$ j% s) Q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
$ }# s' r  J+ J, w

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: V( ~% [& Z! n- k4 m
01
静态分析
" u" G% E7 E6 s! c; v* z( j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
% O2 U# l' R1 D; S. C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

, F7 U$ m( V$ w+ R

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8 B1 G' o; D; c# B由输入回路方程：

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由输出回路方程得：
3 I  i+ H0 [$ X* D  h

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  I, O2 [. P$ ]  S5 W- D1 _动态分析
" z( Y; w* \; b0 A& p- O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
4、根据技术指标定义，求解Av、Ri、Ro
??  交流通路（注意为了美观，BJT有翻转）

3 `" }- P% g) h

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$ Y  h: c  Z8 A?? 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

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8 o0 M, H, R' Z$ J??求电压增益（注意寻找输入输出电压和ib的关系）
5 P* }( B0 Y2 R6 z& }& z

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?? 求输入电阻（放大器从输入端看进去的等效电阻）
0 M  K8 |) f, `8 ^: L先求下图中绿色框内的等效电阻
2 s, ^9 Q3 {" S% H% i1 x. a

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/ j5 f5 ~/ s: n) d9 _% p$ _2 V1 A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）
放大电路输出电阻求解的方法：
: S/ T# |4 M6 v# g& 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：
# W8 `$ d7 Z( I' L. t  P

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根据上述的方法，可以将小信号等效电路转换为：
( l" [3 K" Y* Z/ A+ }6 U. R

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咱先求绿色框等效电阻Ro'。

  V, \+ j' R% P) T, M
8 C7 O" q  P9 u5 t( p) w) @

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5 @$ Q3 P% f: g  P, k0 o
难点 共集放大器输出电阻的计算
' ?% Y# l* a0 Y; q- g3 N9 E$ b
. L) v. }1 M& m  T/ b' R4 r+ U, B: d
% ]% W# |/ ^' I- q9 O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？
, B' y  @+ o0 S* M# k
举例说明这个问题哦


. U! A1 B9 l- T$ d( A* H: y0 W' ]例：
下图设三极管β=100，rbe=1.67kΩ，Rs=2kΩ，试求输出电阻Ro1和Ro2
" t* d+ L1 r! N

7 j& U( \; R& I分析+求解：
( h, U' s) L6 f3 y% `! _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????????
& f7 g) k( [' l; N求Ro1的等效电路如下：


; ~5 w$ i+ W7 A9 ~% B( d9 h8 A" C" K+ r所以，Ro1=Rc=2kΩ
求Ro2的等效电路如下：
+ K2 K3 \  Y+ T0 `
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：
" U) X8 l/ o- R1 m( `7 G

) O! \3 E1 B4 H! v/ k所以，将数据代入得：Ro2≈31Ω

6 z" a6 y; P, G! 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~~~



) H' C, p2 Z9 x) q$ V
好了，该到互动时间了，留个啥题目呢？
8 ~8 ^3 q; w, h5 d+ b互动时间
5 ~& B! M3 O9 W3 b4 r 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？
( I; y0 m4 l8 N! W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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