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~~~
5 n2 X: r- L, \) w# h: t5 ]  D& V9 H

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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

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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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# N# y3 k5 v3 T' K+ m0 O

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# y9 n* z$ V5 Z: \; XMore


重点  电路分析
! l7 f6 y! ~/ B9 f4 K" v, o0 @

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~~~
6 f3 g0 R8 z% Q" c1 p9 W
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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# n0 L% J" e0 Y- G3 t
01
静态分析
2 g5 @2 U3 K% 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
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
$ N! v& s1 B1 D  h7 O
# H# U5 U7 ]. Z' J

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由输入回路方程：
+ |2 G' a2 T/ ?  w# N4 v- t

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1 Q; z3 }$ X% e7 A) K2 V1 b由输出回路方程得：
: j: F; n. L' ~( a7 j( [3 d* ?1 a3 ^" c

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02
动态分析
; Y0 D5 h+ w6 ]& W) {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
$ w6 u9 L9 p# k4 w4 y# Q3 ~4、根据技术指标定义，求解Av、Ri、Ro
, M' G2 ~7 U) b# r0 ^??  交流通路（注意为了美观，BJT有翻转）

: {5 B, L( k3 Z/ X( j

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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

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! V: a( D9 V+ d6 C2 q- K0 I??求电压增益（注意寻找输入输出电压和ib的关系）
0 z- V0 x8 L& c  m: u% G- c- X, ?2 X5 v

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?? 求输入电阻（放大器从输入端看进去的等效电阻）
先求下图中绿色框内的等效电阻
' k# Z; X4 ?0 B2 w

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可由前面求输入电压的式子得出：

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# H: G# _% P  k1 W9 R/ O?? 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）
9 W- O( k  ]7 |4 l  ]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：
% Z, i, g) m) E9 ]3 u

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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'。
) P, @# e! ?# o# Q. c2 ]
: m2 `' T  @5 x; B6 j& j

+ C7 C+ `" X2 e. l
, N6 x0 I. [" S) r& T# g4 g

, H) j/ a/ o7 R, ~' c( U8 [7 h难点 共集放大器输出电阻的计算
$ w5 D. e5 O* v9 k9 v  t  Z- Q4 C
( M, [& u$ H, H& B* d
* Z6 }4 K; h) p* `7 s) Y1 P在求共集放大器输出电阻时，很多同学都会冒出的疑问
5 s" x4 o. z7 i+ @1 S$ R1 Q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？
- m# r0 {0 n2 Y' P( p, ]
, M3 X( e3 V% l' r! A! g$ Q举例说明这个问题哦
/ E# m! e3 z6 K2 I

, `6 s; H4 I$ f例：
下图设三极管β=100，rbe=1.67kΩ，Rs=2kΩ，试求输出电阻Ro1和Ro2


8 e5 i$ Y3 _9 j2 b1 K分析+求解：
4 A5 ~! _; s0 Q+ x; J+ j. d# q0 B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% H- h" Q- n5 W1 x" |2 M2 U4 @求Ro1的等效电路如下：
+ i0 b- b3 w, G& S

- k) y% D: N0 C" A所以，Ro1=Rc=2kΩ
; A5 n) X$ I7 v" H求Ro2的等效电路如下：
" r: G  C! i9 A
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：
: ~* F( w8 j6 v$ s" t
3 [. {( `. G) |) j' H& I4 u2 k! S0 n
所以，将数据代入得：Ro2≈31Ω

  s7 R" t* B: u6 q2 `1 P) v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 h. b( I3 p3 K, |0 d# A
5 q" l0 ^% L( X! _


好了，该到互动时间了，留个啥题目呢？
$ y0 m& U8 C7 D, w% Q" g- b互动时间
' N, I7 S: B! p4 k! v 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??????
6 Q( E! H" x/ F$ W
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