一篇短文搞定共集电极放大电路

原创 图说硬件 2022-12-18 16:12

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前言

在之前的文章中介绍了一篇短文搞定共射级放大电路。电路图如下↓


原理已经在上篇文章中叙述过,这里不再重复。

我们来重点看一下之前所介绍的共射极放大电路的输出电阻↓


原因是由于三极管静态电流不足所引起的。从交流等效模型和仿真测试两方面来看,共射极放大电路的输出电阻的值均为R4(6K),6K的输出阻抗意味着最多只能带6K的负载,在实际应用中像喇叭、电机等多数负载的电阻是远远小于6K的,所以这是不行的。这也就引出了本篇文章所要介绍的 共集电级放大电路↓


先看结果(输出电阻、输出电阻)

通过串联5千欧输入电阻我们可以看到三极管B级的波形下降了一半,这也就是说本电路的输入电阻为5千欧左右。


负载为300欧姆的时候输出波形依然没有明显变化,说明此电路的输出电阻明显小于300欧姆!


从上面的实验结果我们可以看出输出波形并没有放大,这是因为电路输出端为三极管的E级,E级的电位相对于B总是低0.6-0.7V,所以输出波形的幅值与输入波形基本相同(所以此电路还有另外一个名称:射级跟随电路)。


电路参数计算

静态分析

通过R1、R2设置三极管的静态工作点与共射极放大电路的原理相同,我们将Ic设置为10mA这样才能保证输出电流可以达到10mA左右。

注意:由于Ic需要10mA,那么反推Ib约等于0.1mA那么R1、R2要取值10K左右才可以钳住B级电压,而不是100K了。确定Ic、R1、R2之后就可以确定R3了,约等于680欧姆((7.5-0.7)/10mA)。电容的取值和各个电阻的详细计算在上一篇文章一篇短文搞定共射级放大电路介绍过,这里不再重复介绍。


动态分析

下面我们分析一下此电路的输入输出阻抗,看看为什么共集电级放大电路的输出阻抗如此低。按照惯例还是先画出此电路的交流等效模型

输入输出的计算↓

在计算过程中进行了约算处理,这样可以大大减少计算量,可以看出仿真结果和计算结果基本一致,Rbe一般是500-800欧,所以**此电路的输出电阻是几十欧姆的级别,真的是远远优于共射级电路!


之前已经提到共集电极放大电路对信号的幅值没有放大作用,所以在很多信号处理的场合下与共发射极电路相结合使用↓


共集电级放大电路与共发射级电路结合使用

共集电级放大电路与共发射级电路结合使用各个元器件又如何取值呢?会产生什么效果或者问题呢?当负载不断增大时会出现如下的波形下半部分失真)↓

原因是什么?我将再下一篇文章中详细说明。今天先写到这里,下一篇文章我将介绍推挽电路来解决这个问题。


结束

今天介绍了共集电级放大电路并且从等效模型、输入输出电阻的角度解释了其输出能力强(输出电阻小的原因),关于底部失真的问题我将在下一篇文章中更新,谢谢。


另外,在实际过程中会涉及到元器件功率等其他参数,在本篇中没有说明,因为之前的文章介绍过了,点击公众可以看到文章:一篇搞定三种分立元件LDO(低成本+可调+精确输出)一篇文章搞定阻容降压电路 (原理 + multisim 14.0仿真 参数计算)


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