沒有考試也溫習(4)基極分壓式共射極放大電路交流參數分析

Author: Jackie Long

下面我們用小信號等效模型分析方法進行動態參數的計算。


要進行動態參數的分析,首先要獲取放大電路的交流通路,所謂交流通路就是在輸入交流信號源的作用下交流信號流經的通路。與直流通路類似,我們也需要做一些工作,如下所示:

1、電容短路:電容有隔直流通交流的功能,在交流狀態下,相當於短路;

2、電感開路:電感有對交流的相應感抗,在交流狀態下相當於無窮大電阻;

3、直流源短路:對於交流信號來講,直流源的內阻很小,可以直接忽略;

處理完成如下圖所示:

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進一步調整一下,如下圖所示:

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在小信號等效模型分析中,我們通常將三極管等效為一個可控電流源,如下所示:

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我們將其替換一下,這樣最終的交流通路如下所示:

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輸入電阻 Rin是從輸入信號源端往放大電路看進去的等效電阻,如下圖所示:

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輸出電阻Rout是從負載兩端向放大電路看的等效電阻,如下圖所示:

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可以看到,輸出電阻Rout是由兩個電阻並聯,即集電極電阻RC、電流源內阻rce與電阻RE的串聯支路的阻值,這裡用電阻rce表示電流源的內阻,與輸入電阻的計算一樣,你可以使用歐姆定律來計算電源內阻rce與RE串聯支路的阻值,但由於這個阻值遠遠大於RC,因此就偷個懶將其忽略,則有:

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有人可能會想:電壓放大倍數Av還用得著計算嗎?不就是電流放大倍數β嗎?NO!如果將放大電路比作武林高手,那麼三極管的電流放大倍數β就是此人的內力,而電壓放大倍數Av就是此人的攻擊能力,內力高不代表攻擊強,只是說它具備攻擊強的必要素質。《天龍八部》裡虛竹剛開始經無涯子傳了一身好內力,但招式不足導致攻擊力不足,但在天山童姥的指教下攻擊能力就強多了(扯遠了,不喜歡武俠小說的可以跳過)

同樣,三極管的電流放大倍數β可以很高(內力強),但是如果外圍電路參數設置不合理的話,對輸入信號電壓的放大倍數可能會非常低,甚至沒有放大,還會失真(相當於走火入魔了),相反,如果外圍電路參數配置得當,則會有較高的電壓放大倍數。

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實際計算輸出電壓uo時,還應該考慮信號源的內阻RS:

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下面我們同樣用Multisim軟件仿真計算該電路的放大倍數:

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示波器的波形如下所示:

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可以看到,輸入電壓(紅線)與輸出電壓(黃線)是反相的,並且輸出電壓峰值為32.431mV,而輸入電壓的峰值為49.657mV,則有電壓放大倍數為32.431 /49.657= 0.65(沒有放大)

手工計算的結果是忽略很多參數得出的,有點差別是正常的,但是有一點是非常一致的:此電路的放大倍數非常小

!如果比較一下基本放大電路的放大倍數公式,就可以看出原因:由於發射極電阻RE的存在,導致AV公式的分母變得異常大,繼而導致放大倍數滾降。

為了保留髮射值RE帶來穩定靜態工作點好處的同時,將電路的放大倍數提升起來,我們可以在電阻RE兩端並聯一個電容,這樣在交流信號放大時,這個電阻RE相當於是短路的,這樣此電路的放大倍數與基本放大電路就很接近了,讀者也可將其交流通路畫出來並求出放大倍數的公式,如下圖所示:

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