沒有考試也溫習(4)基本共基極放大電路靜態工作點分析

Author: Jackie Long

共基極放大電路(common base amplifier circuit)是三極管放大電路應用中較少的一種,前級小信號由三極管基極和發射極輸入,經三極管放大後由集電極和發射極輸出,此電路連接形式因基極為輸入與輸出共用而得名。


如下圖所示的基本共基極放大電路,其中,三極管Q1為電流放大功能的核心元件。直流電壓VCC一方面經基極電阻RB1與RB2給Q1的發射結提供靜態偏置電位,另一方面經集電極電阻RC與發射極電阻RE給Q1的集電極提供靜態偏置電位。合理的RB、RC、RE值可以使發射結正偏、集電結反偏,因此Q1處於放大狀態。

電容C2與C3為耦合電容,利用電容隔直流通交流的特性,電容C3將信號源Us耦合進三極管基極,並將由此產生的基極電流放大,同時將放大後的集電極電流經RC轉換後,再由電容C2耦合至負載RL輸出信號,RS為信號源的內阻,C1為旁路電路

沒有考試也溫習(4)基本共基極放大電路靜態工作點分析

為方便後續分析計算,我們假設電路中三極管Q1本體參數如下:

發射結正向壓降VBEQ=0.6V,電流放大倍數β=100,基極的體電阻r'b =0歐姆,熱電壓VT≈26mV,要記住哦,後面用得上的哈

通常我們對放大電路進行分析時,都會以先分析靜態參數再分析動態參數的順序進行,為什麼?因為靜態參數是動態參數的基礎,也就是說,放大電路首先要處於放大狀態(靜態參數)才可以進行信號的放大(動態參數),如果放大電路本身不在放大狀態(如截止或飽和或失真),你進行的動態參數分析是沒有任何意義的,如浮雲一般。

這跟運動員一樣,你首先得具備健康的體魄,年齡、身高、體重、肺活量、血壓、體溫等數據符合相應項目的要求(靜態參數),然後才能進行更高層次的運動(交流參數),

我說上圖所示的放大電路是在放大狀態,但有人會不信呀,我也要拿出證據呀!事實是檢驗真理的惟一標準,我們來計算一下電路的靜態參數:

靜態參數也叫靜態工作點(Quiescent operation point),簡稱"Q點",通常是在直流通路下分析計算的。所謂直流通路,是在沒有輸入信號源(交流)的情況下,由直流電壓產生的直流電流經過的通路,要獲取直流通路需要做以下幾件事:

1、電容開路:電容有隔直流通交流的功能,在直流狀態下,相當於無窮大的電阻;

2、電感短路:電感對交流的相應感抗,但在直流狀態下,相當於一根導線;

3、交流源置0:因為是在計算直流通路相關的參數;

處理後如下圖所示:

沒有考試也溫習(4)基本共基極放大電路靜態工作點分析

這樣信號源、負載都與三極管Q1斷開,我們再將相應的直流電壓與電流標記一下(都有個Q字母下標表示靜態工作點參數),以方便我們做進一步的分析,如下圖所示:

沒有考試也溫習(4)基本共基極放大電路靜態工作點分析

這個直流通路與"基極分壓式共發射極電路"是一樣的。我們需要分析的參數有三個:基極靜態電流IBQ、集電極靜態電流ICQ、集電極-發射級電壓VCEQ(我們最終目的是要VCEQ的值來證明集電結處於反向電壓偏置狀態)

一般情況下,基極分壓電路都有IB1遠遠大於IBQ,這樣基極電位VBQ就看作由RB1與RB2分壓所得,則有:

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我們用仿真軟件Multisim來分析一下這個電路,並與我們計算的結果對比一下,如下圖所示:

沒有考試也溫習(4)基本共基極放大電路靜態工作點分析

(將電流與電壓探針放到裡面是為了截圖的方便)可以看到結果相差不大,仿真結果中基極電位VBQ比計算值低一些,是因為我們忽略了電阻rbe與RE/R6的串聯值,這個串聯值本應該與RB1/R5並聯的),發射極電位VEQ有誤差是因為仿真中的三極管的發射結正向壓降大一些,此時三極管Q1各個極的電位如下圖所示:

沒有考試也溫習(4)基本共基極放大電路靜態工作點分析

謎底終於解開了,發射結正偏(0.6V),集電結反偏(-2.85V),說明當前的電路確實是在放大狀態。

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~~


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