共射放大電路如何實現的原理介紹

下面的電路圖和仿真結果為一個共射放大電路的實現原理，這次我們來討論下①如何給三極管加偏置，②三極管直流、交流分析方法，③輸入阻抗與輸出阻抗

1、共射放大器的偏置bias

① 理論

在很多時候輸入信號是純交流信號，為了使三極管處于放大區，需要給輸入加上一個合適的偏壓，如何加偏壓? 一個芯片中的三極管是非常多的，如果每個三極管都通過一個單端的直流電壓給輸入加偏壓，整個電壓網絡就會變的異常復雜，代價太大。 通常我們需要盡量的減小電源數量，使用電阻分壓來提供輸入端的直流偏置，同時在輸入端串聯耦合電容將交流信號耦合到三極管的B極。

通過在負載RL上串聯一個隔直電容就可以實現輸出電壓的直流分量為零。

② 仿真

通過R1和R2的分壓，在三極管的B極得到直流電壓2V，提供了直流偏置。 在輸入輸出加隔直電容(叫耦合電容也OK)把直流和交流分開。

仿真原理圖

仿真結果如下，分析可得到主通流上的信號變化過程：

① Vin為原始的sin(wt)，幅值為-1V~1V，

② 經過R1與R2分壓得到的偏置電壓，V_B的幅值為1V~3V，

③ 使三極管導通工作在放大區，經過放大得到V_C為3.5V~13.5V，

④ 經過隔直電容C2，Vout為-5V~5V。

仿真結果

2、放大電路信號分析方法在一個放大電路中，既有直流信號，又有交流信號，混在一起分析很容易出錯。 我們可以把它拆成純直流和純交流兩個電路。 純直流用于分析偏置，純交流用于分析放大倍數。

①對于直流分析：電容為開路，交流電壓源為短路，很容易的求出V_B=2V，V_C=8.5V。

直流分析

②對于交流分析：電容為短路，直流電源為短路，二極管為短路，很容易的求出放大倍數A=Vout/Vin=-Rc/Re=-5。

交流分析

3、共射放大器的輸入輸出阻抗

分析電路的輸入輸出阻抗時非常有必要的，部分反應了電路性能的優劣。 放大電路中的輸入輸出阻抗如無特別的說明都是針對交流信號而言的。 對于通常的電壓信號來說，電路的輸入阻抗越大，輸出阻抗越小則該電路的性能越好。

上圖為一個抽象的放大器原理圖，作用是放大麥克風的信號給揚聲器輸出，原本的放大倍數是A_v=10。 當考慮麥克風的內阻，和揚聲器的負載阻抗時，放大倍數又是多少呢? 假設圖中參數Rin= 2komhs，Ramp=10omhs。

對于輸入輸出阻抗求解方法的介紹參考《MOSFET理解與應用：Lec10—輸入阻抗和輸出阻抗的概念》。 對于共射放大電路，根據上面拆分出來的交流分析的原理圖可得：

Rin = R1 || R2 || beta * Re; Rout = Rc。

可以看成Rin是比較大的kohm量級，這是共射放大電路的優點，但是由于功耗原因，Rc一般也在kohm數量級，Rout很大，這是共射放大電路的缺點，帶不動小電阻負載，假設負載RL=Rc，放大倍數將縮小一倍。

4、總結

① 通過電阻分壓提供偏置，通過電容隔直

② 直流分析求偏置，交流分析求解放大倍數，輸入輸出阻抗

③ 輸入阻抗越大越好，輸出阻抗越小越好，共射放大電路的缺點是輸出阻抗大，帶負載能力弱。

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