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没有考试也温习(4)基极分压式共射极放大电路交流参数分析

Author: Jackie Long

下面我们用小信号等效模型分析方法进行动态参数的计算。

要进行动态参数的分析,首先要获取放大电路的交流通路,所谓交流通路就是在输入交流信号源的作用下交流信号流经的通路。与直流通路类似,我们也需要做一些工作,如下所示:

1、电容短路:电容有隔直流通交流的功能,在交流状态下,相当于短路;

2、电感开路:电感有对交流的相应感抗,在交流状态下相当于无穷大电阻;

3、直流源短路:对于交流信号来讲,直流源的内阻很小,可以直接忽略;

处理完成如下图所示:

进一步调整一下,如下图所示:

在小信号等效模型分析中,我们通常将三极管等效为一个可控电流源,如下所示:

我们将其替换一下,这样最终的交流通路如下所示:

输入电阻 Rin是从输入信号源端往放大电路看进去的等效电阻,如下图所示:

输出电阻Rout是从负载两端向放大电路看的等效电阻,如下图所示:

可以看到,输出电阻Rout是由两个电阻并联,即集电极电阻RC、电流源内阻rce与电阻RE的串联支路的阻值,这里用电阻rce表示电流源的内阻,与输入电阻的计算一样,你可以使用欧姆定律来计算电源内阻rce与RE串联支路的阻值,但由于这个阻值远远大于RC,因此就偷个懒将其忽略,则有:

有人可能会想:电压放大倍数Av还用得着计算吗?不就是电流放大倍数β吗?NO!如果将放大电路比作武林高手,那么三极管的电流放大倍数β就是此人的内力,而电压放大倍数Av就是此人的攻击能力,内力高不代表攻击强,只是说它具备攻击强的必要素质。《天龙八部》里虚竹刚开始经无涯子传了一身好内力,但招式不足导致攻击力不足,但在天山童姥的指教下攻击能力就强多了(扯远了,不喜欢武侠小说的可以跳过)

同样,三极管的电流放大倍数β可以很高(内力强),但是如果外围电路参数设置不合理的话,对输入信号电压的放大倍数可能会非常低,甚至没有放大,还会失真(相当于走火入魔了),相反,如果外围电路参数配置得当,则会有较高的电压放大倍数。

实际计算输出电压uo时,还应该考虑信号源的内阻RS:

下面我们同样用Multisim软件仿真计算该电路的放大倍数:

示波器的波形如下所示:

可以看到,输入电压(红线)与输出电压(黄线)是反相的,并且输出电压峰值为32.431mV,而输入电压的峰值为49.657mV,则有电压放大倍数为32.431 /49.657= 0.65(没有放大)

手工计算的结果是忽略很多参数得出的,有点差别是正常的,但是有一点是非常一致的:此电路的放大倍数非常小!如果比较一下基本放大电路的放大倍数公式,就可以看出原因:由于发射极电阻RE的存在,导致AV公式的分母变得异常大,继而导致放大倍数滚降。

为了保留发射值RE带来稳定静态工作点好处的同时,将电路的放大倍数提升起来,我们可以在电阻RE两端并联一个电容,这样在交流信号放大时,这个电阻RE相当于是短路的,这样此电路的放大倍数与基本放大电路就很接近了,读者也可将其交流通路画出来并求出放大倍数的公式,如下图所示:

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