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共集基本放大电路的特性仿真分析-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2023-07-24 

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共集基本放大电路的特性仿真分析-KIA MOS管


共集放大电路如图所示,设置其静态集电极电流与共射和共基放大电路基本相同, 耦合方式也相同。信号源采用有效值 20mV、频率为 1MHz 的正弦信号(其目的是在共集放大电路的中频段进行测试),信号源内阻 RS 取值 100Ω(模拟低内阻电压源) 。

共集放大电路 仿真

图 共集放大电路的输出波形


分别读取信号源经内阻后的输入信号的峰峰值,输出信号的峰峰值,并做比值,即可得到放大电路的放大倍数:

Au = Uop-p/Uip-p = 2.769V/2.798V = 0.9896


当断开负载电阻 RL(即空载)时的电压放大倍数(仿真图略):

Au = Uop-p/Uip-p = 2.778V/2.793V = 0.9946


可见,当负载电阻 RL 与放大电路的射极电阻 Re 相等时,负载后放大倍数略有下降,说明共集放大电路的负载能力很强,这是由于其输出电阻(Ro ≈ (Rs + rbe)/(1 + β) // Re) 很低造成的。 


在示波器上还可以看出,输入信号的正向峰值对应输出信号的正向峰值,说明在中频段共集放大电路的输入与输出信号的极性相同。


若信号源内阻 RS 增加到 1kΩ,输入和输出信号略有下降,没有重大影响,这是由于共集放大电路输入电阻(Ri = Rb1 // Rb2 // [rbe+(1 +β)*(Re//RL)]) 很高造成的。


可见,共集放大电路信号获取能力和负载能力都很强,而且其输入信号与输出信号的极性相同,幅度也接近,所以共集放大电路也称为射极跟随器,可以作为输入、输出缓冲级使用。

共集放大电路 仿真

图 共集放大电路的波特图


上图为共集放大电路 AC. Analysis(交流小信号分析) 。移动光标测量纵坐标的最大值(即中频放大倍数 AUM = 986.4522m) 处, 再将 T1 和 T2 分别向低频和高频方向移动到纵坐标约为 0.707AUM (= 697.422)处, 分别测得下限 fL = 5.4268Hz 和上限截止频率 fH = 759.6MHz。


从以上的仿真结果可以看出,静态参数基本一致的共射、共基和共集放大电路相比,共集放大电路的上限截止频率比共射和共基均高很多,说明共集放大电路的高频特性好。


通用型集成运算放大器的输入级通常采用共集-共基差分放大电路,中间级采用共射放大电路,输出级采用互补对称功率放大电路,其级连方式为共集→共基→共射→互补共集组成的多级放大电路。究其原因主要是考虑级间信号传输与放大。


输入级之所以采用共集-共基组合,是因为共集放大电路输入电阻很高,从信号源获取信号能力强;而共集的输出电阻低,与共基的输入电阻相当,前者的输出电阻就是后者的输入电阻,刚好匹配。


从输入级到中间级的共基-共射级连也是如此,共基的输出电阻与共射的输入电阻值相当,有利于信号传输。输出级互补对称功放电路实际上是轮流工作的 NPN 和 PNP 管分别构成的共集放大电路,其获取信号能力和负载能力都很强,且具有电流放大作用,是输出级的不二选择。


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