关于电赛公开课
《模拟电路基础知识讲座》由 TI 邀请青岛大学傅强老师录制，深入浅出的介绍了模拟电路及电源相关的基础知识，帮助大家由浅入深地了解产品，更轻松的进行产品的选型和设计。
本课程共计80节视频内容，视频解析文字课40节，每周二、周四更新，欢迎同学观看学习。
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本节文字课程相关视频：
共集放大电路基本特性（点击前往观看）
甲类功率放大电路（点击前往观看）
本节开始，我们讲解共集放大电路，也就是传说中的“功放”电路。大家第一次听“功放”这个词大概都和音响系统有关，这是有深刻原因的。音响中作为最终负载的喇叭，其阻抗一般是8Ω或4Ω，如此重的负载一般的电路是无法驱动的。
音响中的功放严格来说分为“前放”和“后放”，分别使用的是共射放大电路和共集放大电路，前者用来调节音量，后者用于驱动喇叭。
1. 射级跟随器
共集放大电路其实还有另外一个名字，射级跟随器。如图1所示的电路中，输入和输出的关系：
（1）
1) 共集放大电路的交流电压放大倍数为1，所以又叫射极跟随器。
2) 只要三极管的be导通，“射随”特性就成立。
3) 射极跟随器用于连接两个电路，起到有病治病、无病强身的“缓冲器”作用。
电路中要成为“缓冲器”，必须具备以下优良特性：
1) 不影响信号的幅值和带宽。
2) 输入阻抗极大，使前级电路易驱动。
3) 输出阻抗极小，轻松驱动后级负载电路。
2. 射随电路的输入输出阻抗
参考图1，射随电路的（交流）输入阻抗计算如式（2）所示：
（2）
参考图1，空载时，输出电压：ΔuO=Δui。带上负载RL时，输出电压：ΔuO=Δui。所以，射随电路的输出阻抗为0，当然这是忽略be间的等效电阻（基极体电阻）rbe时的结果，实际RO约为数欧至数十欧之间。
考虑等效电阻rbe时，输出电压ΔuO的计算方法参考图2所示。
1) （交流）输出电压ΔuO不再直接等于（交流）输入电压ΔuI，因为电阻rbe需要缩小β倍后折算到RE的位置。
2) 空载时，输出电压ΔuO表达式为3所示：
（3）
3) 带载时，输出电压ΔuO表达式为4所示：
（4）
4) 令带载输出电压（4）等于0.5倍空载输出电压（3）时的RL取值即为输出阻抗RO。由于rbe和β都不是实际精确知道的量，这里就不列出RO的具体表达式了，没啥实际意义。
5) 假设一组数据看看RO的数量级是多大更有意义些。假设rbe为1kΩ，RE也为1kΩ，β值为100，则RO≈rbe/β=10Ω（即当RL等于10欧时，输出电压降为空载的一半）。
以上分析表明，射随电路的输入阻抗大，输出阻抗小，是一种性能优良的“隔离缓冲电路”。
3. 射随电路的带宽
如图3所示，共射放大电路与共集放大可以在同一个电路中演示输出。
1) 信号源选择为2Vpp/1kHz方波，电压上升率设定为1ns。
2) 共射放大电路的放大倍数为-1，射随电路的放大倍数为1。
看似两者的频率特性应该差不多，但是实际电路或是仿真结果都是同相输出（射随输出）的延迟小且压摆率高。
射随电路天生就具备极高的带宽，高到几乎不用考虑它对电路的影响。
4. 甲类功率放大电路
如果不要求把输出信号滤波为纯交流，射极电阻RE的取值可以尽量大，以便降低“静态”功耗，而几乎不会带来不良影响。
如果需要信号交流输入、交流输出，带上负载的话，射极电阻RE的取值就有讲究了。如图5至图7所示的仿真电路就是甲类功率放大电路，理论上输入输出的电压波形应完全相同。输入信号直流偏移均为7.7V，信号的幅值分别取2VPP和8VPP，射极电阻RE和负载RL电阻分别取1kΩ/6kΩ和6kΩ/1kΩ。
1) 图5所示为8VPP大幅值输入，1kΩ重负载输出，RE为6kΩ的情况。可以看出，输出波形发生了底部失真。
2) 图6所示，当减小输入信号幅值的时候，输出波形正常，没有削底。
3) 图7所示为8VPP大幅值输入，但是6kΩ轻负载输出，RE为1kΩ的情况。可以看出，输出波形没有发生底部失真。
到底是什么原因造成了甲类功放的失真呢？
1) 稳态时，C1等效为一个电池。在没有交流信号输入时，VE电位为7.7-0.7=7V，这也就是电容C1上的电压。于是RE、C1、RL组成如图8所示的回路。
2) 由于iE不可能为负，所以可以算出VE的电压最小值。当iE为0时，由RE、RL的对电池（电容C1）进行分压关系计算，可得图8（a）中VE最小值为6V，而（b）图中VE最小值为1V。
3) 当输入信号小于VE+0.7V时，be之间的PN结将截至，于是就发生削底失真。图8（a）中VE最小值高达6V，所以只要输入信号瞬时值小于6.7V就会发生“削底失真”。
4) VEmin与RE和RL的比值有关，负载RL越小，RE也必须越小，这样才能避免失真。
5) 在音响系统中，RL低至4Ω/8Ω，RE也必须在这个数量级，于是RE上消耗静态功耗就非常大了。
甲类功放拥有最好的音质效果，但是这是以静态功耗为代价的。
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课后问答：
1. 共集放大电路的主要特点是？
参考答案：高带宽，高输入阻抗，低输出阻抗。不能放大电压，只能放大电流。
2. （多选）下列情况中，容易造成甲类功放失真的有？
A. 供电电压过高 B. 负载太重 C. RE电阻太小 D. 信号幅值过大
参考答案：BD
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