兩個(gè)問題

最近在研究三極管時(shí)翻到了《晶體管電路設(shè)計(jì)(上)》這本書，相信很多業(yè)內(nèi)的小伙伴都有這本書。書中在第2章中的實(shí)驗(yàn)電路，正好和我們前面分析的例子相匹配。當(dāng)然這不是巧合，畢竟這個(gè)電路太典型，很多模電書上都有分析。

在Page24中，如下圖紅圈，有提到高通濾波器的截止頻率fc=1/2πRC。不知道屏幕前的你在研究這本書時(shí)有沒有疑惑？

反正我是有疑問： ①為什么fc是1/2πRC？②R為什么是R1//R2,18kΩ？三極管的rbe和Re為啥不考慮？

理論分析

帶著這兩個(gè)疑問，對這個(gè)共射極放大電路進(jìn)行分析。此時(shí)我們的目標(biāo)很明確，就是低頻帶。在低頻帶時(shí)，交流耦合電容C1，C2不能再像中頻帶一樣短路，需要考慮耦合電容的影響；而三極管的結(jié)電容依舊可以當(dāng)做短路。

于是，就有如下交流通流：

此時(shí)的Rb是Rb1//Rb2并聯(lián)后的簡化。由于發(fā)射極電阻Re的存在，使得這個(gè)交流通路不是很直觀，需要做進(jìn)一步簡化。把Re分別折算到輸入回路和輸出回路。

如上圖所示，Re折算到輸入回路，變成了等效電阻(1+β)Re。而在輸出回路，由于連接的是受控電流源，電流源的內(nèi)阻本身已經(jīng)是無窮大，可以暫且忽略Re在輸出回路的影響（這是基于個(gè)人理解給出的解釋）。

為了讓電路更加直觀，我們做進(jìn)一步簡化。在輸入回路，C1右側(cè)的電阻簡化為Ri。在輸出回路，根據(jù)諾頓定理講受控電流源β*ib轉(zhuǎn)換受控電壓源β*ib*Rc，輸出回路的等效電壓源的內(nèi)阻也變成了Rc，如上圖所示。

注意：在電路中Re=2k，Rb=Rb1//Rb2=18k，β如果取值200，rbe暫且不算，已經(jīng)有(1+β)Re>>Rb。那[rbe+(1+β)Re]//Rb的值應(yīng)趨近于Rb，所以有：Ri近似約等于Rb。

討論完Ri，我們再看下輸入回路的電流Ii。rbe+(1+β)Re上的電壓Vi=Ib[rbe+(1+β)Re]。由于Rb和rbe+(1+β)Re是并聯(lián)關(guān)系，則Rb兩端電壓也是Vi。

于是，可以求得：

由于rbe+(1+β)Re和Rb的兩端電壓都是Vi，rbe+(1+β)Re>>Rb，則有：

計(jì)算完Ri和Ii，我們可以開始求解Vs。

求解Vo：

備注：RL'=Rc//RL。

再求解Avsl：

這樣的話，可以得到兩個(gè)低頻截止頻率fL1和fL2。

針對Vs，由于沒有設(shè)置Rs，那么fL1=1/2π*Rb*C1。這個(gè)不就是文章開頭《晶體管電路設(shè)計(jì)(上)》書中的計(jì)算公式么！而且Rb正是Rb1//Rb2。

把整個(gè)推導(dǎo)過程的手寫版本，全部放出來：

特別說明：上面的推導(dǎo)僅限于上圖中的電路。如果在Re上并聯(lián)一顆大電容，推導(dǎo)出來的Avsl計(jì)算公式又不一樣了，請具體問題具體分析。

TINA-TI仿真

還是用這個(gè)共射極放大電路，老粉兒應(yīng)該不陌生，已經(jīng)用了多次。

在前一篇文章中，仿真頻率響應(yīng)得到的幅頻曲線是這樣的：

為什么這里面沒有體現(xiàn)出高通濾波的特性呢？

這是因?yàn)槠鹗碱l率設(shè)置的太高。如果我們把起始頻率設(shè)置為0.1Hz，再仿真看看。如下圖所示，中頻帶的增益是13.69，在下降3dB后，在低頻區(qū)對應(yīng)的頻點(diǎn)是944mHz，即0.9Hz。

這也正好和計(jì)算的fL1=1/2π*Rb*C1=0.9Hz能對應(yīng)上。

總 結(jié)?

寫到這里，終于把前面共射極放大電路低頻截頻計(jì)算方法說清楚了。

現(xiàn)在梳理下今天討論的內(nèi)容：

①CE放大電路的低頻等效電路及其低頻截頻fh推導(dǎo)過程；

②用TINA-TI仿真CE放大電路的低頻帶的幅頻響應(yīng)；

怎么樣？一個(gè)簡短的問題，給出的回答可淺可深。我的助攻只能到這里，能否晉升到陸地神仙境，一劍開天門，就看你的造化了！

審核編輯：劉清