共集电极放大电路高频响应的理论分析和仿真

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1、共集电极放大电路高频响应的理论分析和仿真赵鑫，陈得宝，杨一军（淮北师范大学物理与电子信息学院，安徽淮北235000）摘要：利用Eatlab仿真的数值解、幅频特性、截止频率都吻合很好。源增益和截止频率对晶体管参数β的关系曲线表明，β由小到大引起放大倍数增大，截止频率减小，符合增益带宽积近似不变的结论。.jyqk097）；重大教学研究项目（2014zd?jy060）；资源共享课（2012gxk057；2013gxk048）；淮北师范大学青年科学研究项目（2014xq005）电气信息类专业综合改革的一个重要内容是深化实践教学改革，提高学生综合创新能力，而计算机仿真技术的迅速发展，为实践教

2、学中各类电子电路的探讨和研究带来了极大便捷，被广泛用于各类电路的分析和设计中[1?3]。随着频率升高，放大电路中的晶体三极管结电容开始影响增益，在结电容分流分压作用下，增益的幅度和相位都不再是常量。目前文献关于放大电路的频率响应报道多为共射，以及近似处理后的共集[4?5]，而完整的共集（CC）电路以及晶体管参数β对其截至频率影响方面的报道在众多文献中至今尚未见到。本文利用Eatlab的仿真结果一致。编程探讨了β增大对截止频率的影响，验证了增益带宽积保持不变的结论。触类旁通，为探讨不同结构、不同组态的单级或多级放大器的频率响应，提供了一条新的途径。1频率响应的电路仿真典型共集电极放大

3、电路如图1所示，基极电流可表示为：将图1电路参数代入式（1），同时取β=120，可求得IB=3.70977μA。启动仿真后观察到输出波形不失真，说明晶体管工作于线性放大区。使用EHz之间[6]（此处取200MHz）。其余参数可根据rb′e=26mVIB，gm=brb′e计算，代入数据有rb′e=2.4320kΩ，gm=41.119ms，Cb′e=8.6249pF。对图2电路的输出节点启动交流分析仿真，幅频特性结果如图3所示。由游标1可知，中频段的源电压增益Avsm=vo/vs=0.91323954。截止频率fC处对应的增益应为0.707×Avsm=0.6457，移动游标2接近该值的

4、最好位置的y2=646.125mV，而x2=31.01MHz（如图3所示），即截止频率为fC=31.01MHz。2源电压增益的理论计算和幅频特性在s域中，将Cb′e左边输入部分利用戴维南定理等效为电压源vs′和阻抗ZS′串联，其中：代入相关数据，Avsm=0.91336，与高频等效电路结果完全一样。运行Matlab可以得到幅频特性曲线，结果如图4所示，与Eatlab的频率响应分析（1）截止频率。将break与if结构结合使用，在判断满足Avsm小于等于0.707×Avsm时，强制终止，fC对β关系曲线，具体见图5。可以看到随β增大，Avsm增大，fC减小。由式（1）、式（8）可知，

5、β增大，则IB减小，造成rb′e增大，从而引起Avsm增大。但由于rb′e?（1+β）RL′，使得Avsm增加的量很小。根据增益带宽积近似为常量知，当Avsm略有增加，则fC应略有减小，同理，也可以用类似方法讨论电路中其他参数的变化对截止频率的影响。4结语借助简化高频等效电路可以直接仿真的特点，完成了对共集电极的源电压增益、频率特性、截止频率的交流仿真，结果验证了Matlab编程所求。充分利用Matlab的图形功能，研究晶体三极管电流放大系数增大对截止频率产生的影响，验证了增益提高，截止频率下降，而增益带宽积则维持基本不变的结论。上述研究方法，为探讨各种类型放大器提供了借鉴之处。.

6、jyqk].北京：高等教育出版社，1999.[6]康华光，陈大钦.电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社，1999.简介：赵鑫（1980—），女，讲师。主要从事电子技术方面的研究。