P14-基本共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析

上題！

一.靜態(tài)

電位分析法，鄭老師強(qiáng)推，你分析一個(gè)元件一個(gè)元件，你永遠(yuǎn)不會(huì)錯(cuò)，一個(gè)元件很簡(jiǎn)單，電壓U等于I乘以R,或者說一個(gè)元件的電壓是一個(gè)元件兩端的電位差，這些概念都非常清晰，所以我們一個(gè)一個(gè)來。

這樣改是為了和我們講一下電位分析法，下面會(huì)改回來。

根據(jù)第一個(gè)Vcc的表達(dá)式，我們可以求出IBQ，有β了，我們可以把IEQ也求出來；如果有需求UCEQ，ICQ，后續(xù)都可以求出來，對(duì)于UCEQ再用電位分析法分析一下UCEQ那一根電路列出等式求解就可以了。

直流通路的兩個(gè)使命：

1.三極管是否處于放大狀態(tài)下，按理說我們應(yīng)該先判斷一下

2.它在怎樣一個(gè)靜態(tài)工作點(diǎn)下，推出rbe是多少，推出rbe是多少之后，直流推出舞臺(tái)，它的使命完成了

二.動(dòng)態(tài)

（1）交流通路

把所有的直流置零，相當(dāng)于把原點(diǎn)移動(dòng)到靜態(tài)動(dòng)作點(diǎn)，之所以要移動(dòng)是因?yàn)槲覀兙€性元件的含義是“過原點(diǎn)的一個(gè)直線”，這個(gè)移動(dòng)是虛擬的；把所有的耦合電容，短路。只有在交流通路的情況下我才能把三極管等效為簡(jiǎn)化的h參數(shù)，堅(jiān)決不能出現(xiàn)，你這里既有rbe，又有Vcc。

（2）簡(jiǎn)化的h參數(shù)等效

（3）電壓放大倍數(shù)Au

Q：為什么和這四個(gè)量有關(guān)？

A：動(dòng)態(tài)的UBE變成動(dòng)態(tài)的ib的時(shí)候，它和rbe相關(guān)；我動(dòng)態(tài)的ib去產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的ic是和β相關(guān)的；動(dòng)態(tài)的ic變成一個(gè)動(dòng)態(tài)的輸出和上面接多大的ic相關(guān)，當(dāng)然這是開環(huán)的情況；當(dāng)我接入負(fù)載的時(shí)候，負(fù)載對(duì)輸出也有影響。哦，為啥前面有個(gè)負(fù)號(hào)？因?yàn)檩敵鼍褪荱CE，UCE=Vcc-ic*rc，反向了，所以，會(huì)帶一個(gè)負(fù)號(hào)。

這里的每一個(gè)值都表明了一個(gè)歷程。

Q：好，下面輸入電阻怎么求？

A：Ri=RB//rbe

Q：算輸入電阻的時(shí)候考不考慮RL

A：輸入電阻Ri什么含義？是對(duì)于這個(gè)信號(hào)源來說后面一大堆負(fù)載，RL對(duì)于信號(hào)源來說也是拉著的一節(jié)車廂，所以要算！

而一旦Ri確定下來，Us和Ui的關(guān)系也就確定下來了

現(xiàn)在再出一道題：現(xiàn)在有兩個(gè)放大電路，電壓放大倍數(shù)Au都是100倍，Us=20mA，Rs=1kΩ，輸入電阻分別是2kΩ和100kΩ，請(qǐng)問誰的輸出電壓U0大？

輸入電阻為100kΩ的輸出電壓更大，這也是我誤解的地方，Ri大了，ib不一定小啊，ib看的是rbe的大小，但Ri大了，在和Rs分壓的競(jìng)爭(zhēng)中分到的電壓實(shí)打?qū)嵤歉罅?，Ui近似等于20mv，最后結(jié)果前者的放大結(jié)果是0.667V，后者放大出來的結(jié)果是2V.

如果你前端是這種電壓型信號(hào)源，你的輸入電阻最好要大一點(diǎn)。

下面我們來看輸出電阻，輸出電阻站在負(fù)載往前看進(jìn)行戴維南等效的內(nèi)阻，或者看端口電壓和端口電流的關(guān)系，等效完之后的電路，輸出電阻和負(fù)載時(shí)串聯(lián)的不是并聯(lián)的。

信號(hào)源置零，ib電流等于0，受控源電流等于0斷路了，從負(fù)載看過去，輸出電阻是Rc。

Rc越小，前端的信號(hào)源越接近電壓源，越能穩(wěn)定輸出電壓；Rc越大，越能穩(wěn)定輸出電流。

P15-Q點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路和基本共集放大電路

2.4放大電路Q點(diǎn)的穩(wěn)定

2.4.1必要性

溫度升高β和ICEO都會(huì)上升，這幾個(gè)條件合成之后你會(huì)發(fā)現(xiàn)Q點(diǎn)上升；同樣道理，溫度下降它也會(huì)下降：

溫度下降Q點(diǎn)進(jìn)入截止區(qū)，輸入信號(hào)尾巴被砍了到右邊這邊就變成腦袋被砍了，這個(gè)就叫做截止失真。

對(duì)于Q點(diǎn)上升，iB變大，對(duì)iB波形沒有什么影響，對(duì)ic有，ic有上限，超過了達(dá)不到，造成ic頭部被削平，造成u0的底部被削平。

以上都是靜態(tài)工作點(diǎn)變化造成的失真，而溫度也能引起靜態(tài)工作點(diǎn)變化，所以也可以造成失真。

一.對(duì)Q點(diǎn)的影響

①溫度對(duì)Q點(diǎn)產(chǎn)生影響

②電源的波動(dòng)對(duì)Q點(diǎn)產(chǎn)生影響

③元器件的老化對(duì)Q點(diǎn)造成變動(dòng)

對(duì)于電源的波動(dòng)我們可以用稍微好一點(diǎn)的電源來抑制一下，我可以克服，我可以讓它的波動(dòng)變得小，一旦變得小就可以忽略了；對(duì)于元器件的老化我們可以再出場(chǎng)之間就把元器件做老化，老化期很長(zhǎng)，在老化期里面變動(dòng)是很小的，讓前面的先老化，后面就可以用很長(zhǎng)時(shí)間，所以出廠前先預(yù)老化，讓參數(shù)穩(wěn)定了再出廠。但是“溫度”我們是真沒辦法，只能從電路結(jié)構(gòu)上控制它。

二.穩(wěn)定Q點(diǎn)的思路

我們解決一個(gè)問題的思路不是拿過一個(gè)電路欣賞，欣賞絕對(duì)沒有自己做不出來再看別人的思路覺得好，自己做不出來才會(huì)覺得這個(gè)電路真好，直接給你你不珍惜的。

怎么樣才能解決？溫度上升我ic也會(huì)上升，跟著溫度在跑，但是我能不能弄出抑制它的辦法，溫度上升的時(shí)候他也變化了，這個(gè)值的變化會(huì)引起ic的下降？

什么東西能夠抑制ic的變化，或者說什么東西引起ic的變化？ib！誰又控制ib的變化？UBE！

所以我想讓ic往上漲的時(shí)候UBE往下降

加電阻！在E和接地點(diǎn)之間加一個(gè)電阻！

RE在輸入和輸出之間產(chǎn)生了一個(gè)紐帶，把輸出的變化量引入到輸入哪里，輸出轉(zhuǎn)了一圈引回來了。把輸出引回到輸入，使得輸入產(chǎn)生變化，從而影響輸出的，這樣一個(gè)狀態(tài)叫做反饋。

問題來了，這樣我加一個(gè)電阻，那B點(diǎn)的電位就不變了嗎？不，它變了，但是加了電阻之后變化就不大了。

那變化能不能更小一點(diǎn)？

我們讓新加的電阻的電路上的電流IB2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Ib，如此B點(diǎn)（圖中的點(diǎn)）的電位近似于是RB1和RB2這兩個(gè)電阻的分壓.，于是UB趨向于穩(wěn)定。這樣就構(gòu)成了一個(gè)靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路。

但是我有疑問，我如果這個(gè)時(shí)候把RE去掉，這樣的話電路還穩(wěn)定嘛？

剛剛老師講的是阻容耦合式電路，那我要是直接耦合怎么設(shè)計(jì)電路呢？

由于電源單獨(dú)一路，不能直接將電容換成導(dǎo)線，不然電流就不走三極管了，還得加個(gè)電阻，如圖所示這樣畫，是對(duì)的。但是太麻煩，怎么化簡(jiǎn)呢？

對(duì)于這個(gè)電路化成直流通路的時(shí)候

嘿嘿，你并聯(lián)和不并是一樣的，直接把RB2掰過去就行。

再把負(fù)載處的電容換成導(dǎo)線就是直接耦合放大電路下的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路了。

2.4.2 Q點(diǎn)穩(wěn)定的電路

一.構(gòu)成

一個(gè)阻容耦合式電路；一個(gè)直接耦合式電路，如上圖所示。

二.對(duì)這個(gè)電路進(jìn)行分析

①直流通路分析所有的靜態(tài)

用戴維南等效，把電路變成這個(gè)樣子，用電位法列出Vcc'那條電路的等式

根據(jù)等式就可以把IEQ求出來，在之后就可以把rbe求出來了，之后再動(dòng)態(tài)分析。

但是一對(duì)矛盾出現(xiàn)了，從直流來說我想穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，我RE越大越好，RE越大越靈敏，變一點(diǎn)Ic，UE啪的就上去了，這樣杠桿作用最強(qiáng)；但是動(dòng)態(tài)你要放大啊，你RE大了放大不了多少還可能下降。

那我們有什么辦法消滅RE又不影響靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定嗎？有！加一個(gè)電容Ce

反應(yīng)到電路圖上就是這樣：

加一個(gè)電容就重新回到我們的基本共射狀態(tài)，也只有阻容式耦合電路可以這樣干，但阻容式耦合電路這樣的電路集成不了，一個(gè)電路里面就有三個(gè)電容，一個(gè)集成電路成千萬上億，放不下。

那現(xiàn)在如果不加電容有什么辦法把RE電阻干掉？

有，差分放大電路！第三章會(huì)學(xué)！靜態(tài)的時(shí)候RE當(dāng)兩倍用，動(dòng)態(tài)的時(shí)候RE沒了！鄭老師十分贊賞這個(gè)電路。

為什么叫基本共射？因?yàn)檩斎胧菑腂，輸出是從C，共用發(fā)射極。

從E輸出，這個(gè)電路的好處在于，我輸出用RE就不用再干掉RE了，

共用集電極，怎么共用？動(dòng)態(tài)電路集電極接地，共用接地。

是不是很別扭？能不能解個(gè)套？

這就是共集電極放大電路的h參數(shù)等效

上面那個(gè)U0乘的電阻應(yīng)該是RE//RL，下面那個(gè)RE也是RE//RL，老師筆誤，后面改了；

至于Ui為什么是兩個(gè)電阻的分壓相加而不是相減，很奇怪，他們電流方向是相反的不是嗎？不是的，根據(jù)共集電極放大電路，ib電流和ie電流是相同的，輸出回路和輸入回路共用的甚至還是發(fā)射極，唯一的區(qū)別就是負(fù)載接的位置不一樣，這樣理解Au的式子就沒什么問題了，但是我總覺得這樣理解不對(duì)，我是不是理解錯(cuò)了？

共集電極放大電路的放大倍數(shù)Au<1，但是趨向于1，算出來都是0.98，0.99。

這個(gè)電路沒有放大電壓，它在跟隨，跟Ui同相位，同大小，它是射極輸出，所以又叫做射極輸出器，又叫它射極跟隨器。

問題來了，它真的沒放大嗎？放大了，Ib變成了IE，最后放大落在了功率上。

我們?cè)賮砜纯摧斎腚娮瑁F(xiàn)在RL，負(fù)載，成了輸入電阻Ri的一部分了，比我們基本共射放大電路的Ri要大的多：

射極輸出器的輸入電阻比較大，我可以到第一級(jí)搶電壓型信號(hào)源的信號(hào)

對(duì)于輸出電阻它的求法，我們是站在負(fù)載RL的角度去看的，是不包含RL的，把信號(hào)源置零，RB被短路掉，

說實(shí)話，我不是很明白為什么把rbe縮小（1+β）倍，而不是讓RE擴(kuò)大（1+β）倍？（知道為什么我把結(jié)果放在評(píng)論區(qū)好了）

這樣下來R0計(jì)算出來就非常小了，就幾十Ω那么大，也就是說它輸出的電壓的穩(wěn)定性將非常好。

總結(jié)：射極輸出器是非常有用的，它放大了功率，增大了輸入電阻，減小了輸出電阻。