没有考试也温习(4)基本共基极放大电路静态工作点分析

Author: Jackie Long

共基极放大电路(common base amplifier circuit)是三极管放大电路应用中较少的一种,前级小信号由三极管基极和发射极输入,经三极管放大后由集电极和发射极输出,此电路连接形式因基极为输入与输出共用而得名。


如下图所示的基本共基极放大电路,其中,三极管Q1为电流放大功能的核心元件。直流电压VCC一方面经基极电阻RB1与RB2给Q1的发射结提供静态偏置电位,另一方面经集电极电阻RC与发射极电阻RE给Q1的集电极提供静态偏置电位。合理的RB、RC、RE值可以使发射结正偏、集电结反偏,因此Q1处于放大状态。

电容C2与C3为耦合电容,利用电容隔直流通交流的特性,电容C3将信号源Us耦合进三极管基极,并将由此产生的基极电流放大,同时将放大后的集电极电流经RC转换后,再由电容C2耦合至负载RL输出信号,RS为信号源的内阻,C1为旁路电路

没有考试也温习(4)基本共基极放大电路静态工作点分析

为方便后续分析计算,我们假设电路中三极管Q1本体参数如下:

发射结正向压降VBEQ=0.6V,电流放大倍数β=100,基极的体电阻r'b =0欧姆,热电压VT≈26mV,要记住哦,后面用得上的哈

通常我们对放大电路进行分析时,都会以先分析静态参数再分析动态参数的顺序进行,为什么?因为静态参数是动态参数的基础,也就是说,放大电路首先要处于放大状态(静态参数)才可以进行信号的放大(动态参数),如果放大电路本身不在放大状态(如截止或饱和或失真),你进行的动态参数分析是没有任何意义的,如浮云一般。

这跟运动员一样,你首先得具备健康的体魄,年龄、身高、体重、肺活量、血压、体温等数据符合相应项目的要求(静态参数),然后才能进行更高层次的运动(交流参数),

我说上图所示的放大电路是在放大状态,但有人会不信呀,我也要拿出证据呀!事实是检验真理的惟一标准,我们来计算一下电路的静态参数:

静态参数也叫静态工作点(Quiescent operation point),简称"Q点",通常是在直流通路下分析计算的。所谓直流通路,是在没有输入信号源(交流)的情况下,由直流电压产生的直流电流经过的通路,要获取直流通路需要做以下几件事:

1、电容开路:电容有隔直流通交流的功能,在直流状态下,相当于无穷大的电阻;

2、电感短路:电感对交流的相应感抗,但在直流状态下,相当于一根导线;

3、交流源置0:因为是在计算直流通路相关的参数;

处理后如下图所示:

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这样信号源、负载都与三极管Q1断开,我们再将相应的直流电压与电流标记一下(都有个Q字母下标表示静态工作点参数),以方便我们做进一步的分析,如下图所示:

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这个直流通路与"基极分压式共发射极电路"是一样的。我们需要分析的参数有三个:基极静态电流IBQ、集电极静态电流ICQ、集电极-发射级电压VCEQ(我们最终目的是要VCEQ的值来证明集电结处于反向电压偏置状态)

一般情况下,基极分压电路都有IB1远远大于IBQ,这样基极电位VBQ就看作由RB1与RB2分压所得,则有:

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我们用仿真软件Multisim来分析一下这个电路,并与我们计算的结果对比一下,如下图所示:

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(将电流与电压探针放到里面是为了截图的方便)可以看到结果相差不大,仿真结果中基极电位VBQ比计算值低一些,是因为我们忽略了电阻rbe与RE/R6的串联值,这个串联值本应该与RB1/R5并联的),发射极电位VEQ有误差是因为仿真中的三极管的发射结正向压降大一些,此时三极管Q1各个极的电位如下图所示:

没有考试也温习(4)基本共基极放大电路静态工作点分析

谜底终于解开了,发射结正偏(0.6V),集电结反偏(-2.85V),说明当前的电路确实是在放大状态。

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~~


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