3.3.6.1共射放大电路增大放大倍数

好，这节课我们来介绍

共射放大电路增大放大倍数

它位于教材的3.4.9节

当我们想增大放大倍数

而不改变直流偏置电路时

可以利用电容

旁路部分 RE 的办法来实现

在分析直流偏置电路时

C3 的作用是稳定 RE2 的电压

而并不会改变 RE2 电压

在分析交流通路时

C3 的交流阻抗为0

把 RE2 短路掉了

所以图示共射放大电路

放大倍数变为 RC / RE1

变成了-10倍

放大倍数达到10倍以后

为了防止饱和

我们将输入信号的幅值

减到0.5伏

看一下仿真波形

好，通过仿真波形

我们可以看到

偏置没有做任何改变

而我们的输出波形

起到了一个放大的效果

继续增大放大倍数

当我们把全部 RE 都旁路掉

放大倍数将达到最大值

当 RE 被电容 C3

完全旁路掉时

对于交流电路

△vB 会导致 △iE 无穷大吗

要分析这个问题

我们需要重新讨论

二极管的等效电路

如图所示

二极管伏安特性曲线的这种近似

三极管 BE 之间就是一个二极管

在考虑 RE 作用时

我们都是用b图进行近似

认为 UBE 就是0.7伏不变

多数情况下可以这么干

但是当 RE 被旁路掉时

还这么近似

就会得出

△uB 引发 △iE 无穷大的错误结论

如图 a 所示

实际二极管两端电压

发生变化

i 不会是无穷大

用 c 图来等效

其实就是存在等效基极电阻 rbe

但是这个 rbe 不是一个定值

而是图 a 当中

取各点切线的斜率

它是个变化量

引入 rbe 后

三级管等效为如图所示的模型

BE之间增加了

一个基极体电阻 rbe

与0.7伏电池串联

共同构成了 BE 间的 PN 结

根据新的等效模型

我们可以算出

图示电路的放大倍数

利用 rbe 可以求出 △iB

那么 △iE 也是近似等于 △iC 的

等于 β△iB

代入我们的电压放大倍数的公式当中

可以算出

增益最后变为 -RC 除以 rbe 缩小 β 倍

rbe 的效果相当于

缩小β倍

折算到 RE 的位置上

rbe 的大小在千欧数量级

而且是变量

讨论 rbe 具体数字是多少

意义不太大

所以 A 近似看β就可以了

TINA 仿真

VG 输入的信号是5毫伏

也就是10 毫伏的峰峰值

而我们的输出信号

这个方面看

求解一下

大概放大倍数200倍

波形当中的失真

也不是很明显，还行

可是我们把输入信号改为20毫伏

也就是40 毫伏峰峰值

我们一样看输出信号波形

大家会发现

存在失真

出现了这么一个大头的波形

它不是一个真正的正弦波

大头波形产生的原因很简单

因为二极管伏安特性曲线的斜率

它不是一个常数

所以 rbe 也就不是常数

是与基极电流有关系的

根据公式计算出来的

放大倍数A也就随着

rbe 的变化而变化

基极电流变化范围越大

我们的失真就越明显

输入信号20毫伏

就比5毫伏失真要大

含 RE 的共射放大电路

为什么没有大头声现象呢

考虑 RE 的时候

公式修正为

分母当中

包含 rbe 缩小β的部分以及 RE 部分

但是 RE 是远大于 rbe/β

所以 rbe 的变化

几乎不影响我们的波形

这也是为什么一般情况下

我们不讨论 rbe

只有在 RE 为零

没办法了

我们才引入了 rbe

好，本课小结

不改变偏置电路

而增大放大倍数

我们用的方法

是用 C3 旁路掉部分的 RE

如果完全旁路 RE

输出电压的公式

有一个变化

分母当中变成了 rbe 缩减 β倍了

rbe 不是恒定值

所以输出波形会有失真

含有 RE 时

输出电压的完整公式包含两部分

分母中 RE

远大于 rbe/β

所以

在包含 RE 的电路当中

不会有什么影响

一般我们不去考虑

只有 RE 为零的时候

我们再考虑 rbe 的大小

好，这节课就到这里

好，这节课我们来介绍

共射放大电路增大放大倍数

它位于教材的3.4.9节

当我们想增大放大倍数

而不改变直流偏置电路时

可以利用电容

旁路部分 RE 的办法来实现

在分析直流偏置电路时

C3 的作用是稳定 RE2 的电压

而并不会改变 RE2 电压

在分析交流通路时

C3 的交流阻抗为0

把 RE2 短路掉了

所以图示共射放大电路

放大倍数变为 RC / RE1

变成了-10倍

放大倍数达到10倍以后

为了防止饱和

我们将输入信号的幅值

减到0.5伏

看一下仿真波形

好，通过仿真波形

我们可以看到

偏置没有做任何改变

而我们的输出波形

起到了一个放大的效果

继续增大放大倍数

当我们把全部 RE 都旁路掉

放大倍数将达到最大值

当 RE 被电容 C3

完全旁路掉时

对于交流电路

△vB 会导致 △iE 无穷大吗

要分析这个问题

我们需要重新讨论

二极管的等效电路

如图所示

二极管伏安特性曲线的这种近似

三极管 BE 之间就是一个二极管

在考虑 RE 作用时

我们都是用b图进行近似

认为 UBE 就是0.7伏不变

多数情况下可以这么干

但是当 RE 被旁路掉时

还这么近似

就会得出

△uB 引发 △iE 无穷大的错误结论

如图 a 所示

实际二极管两端电压

发生变化

i 不会是无穷大

用 c 图来等效

其实就是存在等效基极电阻 rbe

但是这个 rbe 不是一个定值

而是图 a 当中

取各点切线的斜率

它是个变化量

引入 rbe 后

三级管等效为如图所示的模型

BE之间增加了

一个基极体电阻 rbe

与0.7伏电池串联

共同构成了 BE 间的 PN 结

根据新的等效模型

我们可以算出

图示电路的放大倍数

利用 rbe 可以求出 △iB

那么 △iE 也是近似等于 △iC 的

等于 β△iB

代入我们的电压放大倍数的公式当中

可以算出

增益最后变为 -RC 除以 rbe 缩小 β 倍

rbe 的效果相当于

缩小β倍

折算到 RE 的位置上

rbe 的大小在千欧数量级

而且是变量

讨论 rbe 具体数字是多少

意义不太大

所以 A 近似看β就可以了

TINA 仿真

VG 输入的信号是5毫伏

也就是10 毫伏的峰峰值

而我们的输出信号

这个方面看

求解一下

大概放大倍数200倍

波形当中的失真

也不是很明显，还行

可是我们把输入信号改为20毫伏

也就是40 毫伏峰峰值

我们一样看输出信号波形

大家会发现

存在失真

出现了这么一个大头的波形

它不是一个真正的正弦波

大头波形产生的原因很简单

因为二极管伏安特性曲线的斜率

它不是一个常数

所以 rbe 也就不是常数

是与基极电流有关系的

根据公式计算出来的

放大倍数A也就随着

rbe 的变化而变化

基极电流变化范围越大

我们的失真就越明显

输入信号20毫伏

就比5毫伏失真要大

含 RE 的共射放大电路

为什么没有大头声现象呢

考虑 RE 的时候

公式修正为

分母当中

包含 rbe 缩小β的部分以及 RE 部分

但是 RE 是远大于 rbe/β

所以 rbe 的变化

几乎不影响我们的波形

这也是为什么一般情况下

我们不讨论 rbe

只有在 RE 为零

没办法了

我们才引入了 rbe

好，本课小结

不改变偏置电路

而增大放大倍数

我们用的方法

是用 C3 旁路掉部分的 RE

如果完全旁路 RE

输出电压的公式

有一个变化

分母当中变成了 rbe 缩减 β倍了

rbe 不是恒定值

所以输出波形会有失真

含有 RE 时

输出电压的完整公式包含两部分

分母中 RE

远大于 rbe/β

所以

在包含 RE 的电路当中

不会有什么影响

一般我们不去考虑

只有 RE 为零的时候

我们再考虑 rbe 的大小

好，这节课就到这里