共射放大电路的实现原理

下面的电路图和仿真结果为一个共射放大电路的实现原理，这次我们来讨论下①如何给三极管加偏置，②三极管直流、交流分析方法，③输入阻抗与输出阻抗

1、共射放大器的偏置bias

① 理论

在很多时候输入信号是纯交流信号，为了使三极管处于放大区，需要给输入加上一个合适的偏压，如何加偏压? 一个芯片中的三极管是非常多的，如果每个三极管都通过一个单端的直流电压给输入加偏压，整个电压网络就会变的异常复杂，代价太大。 通常我们需要尽量的减小电源数量，使用电阻分压来提供输入端的直流偏置，同时在输入端串联耦合电容将交流信号耦合到三极管的B极。

通过在负载RL上串联一个隔直电容就可以实现输出电压的直流分量为零。

② 仿真

通过R1和R2的分压，在三极管的B极得到直流电压2V，提供了直流偏置。 在输入输出加隔直电容(叫耦合电容也OK)把直流和交流分开。

仿真原理图

仿真结果如下，分析可得到主通流上的信号变化过程：

① Vin为原始的sin(wt)，幅值为-1V~1V，

② 经过R1与R2分压得到的偏置电压，V_B的幅值为1V~3V，

③ 使三极管导通工作在放大区，经过放大得到V_C为3.5V~13.5V，

④ 经过隔直电容C2，Vout为-5V~5V。

仿真结果

2、放大电路信号分析方法在一个放大电路中，既有直流信号，又有交流信号，混在一起分析很容易出错。 我们可以把它拆成纯直流和纯交流两个电路。 纯直流用于分析偏置，纯交流用于分析放大倍数。

①对于直流分析：电容为开路，交流电压源为短路，很容易的求出V_B=2V，V_C=8.5V。

直流分析

②对于交流分析：电容为短路，直流电源为短路，二极管为短路，很容易的求出放大倍数A=Vout/Vin=-Rc/Re=-5。

交流分析

3、共射放大器的输入输出阻抗

分析电路的输入输出阻抗时非常有必要的，部分反应了电路性能的优劣。 放大电路中的输入输出阻抗如无特别的说明都是针对交流信号而言的。 对于通常的电压信号来说，电路的输入阻抗越大，输出阻抗越小则该电路的性能越好。

上图为一个抽象的放大器原理图，作用是放大麦克风的信号给扬声器输出，原本的放大倍数是A_v=10。 当考虑麦克风的内阻，和扬声器的负载阻抗时，放大倍数又是多少呢? 假设图中参数Rin= 2komhs，Ramp=10omhs。

对于输入输出阻抗求解方法的介绍参考《MOSFET理解与应用：Lec10—输入阻抗和输出阻抗的概念》。 对于共射放大电路，根据上面拆分出来的交流分析的原理图可得：

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

可以看成Rin是比较大的kohm量级，这是共射放大电路的优点，但是由于功耗原因，Rc一般也在kohm数量级，Rout很大，这是共射放大电路的缺点，带不动小电阻负载，假设负载RL=Rc，放大倍数将缩小一倍。

4、总结

① 通过电阻分压提供偏置，通过电容隔直

② 直流分析求偏置，交流分析求解放大倍数，输入输出阻抗

③ 输入阻抗越大越好，输出阻抗越小越好，共射放大电路的缺点是输出阻抗大，带负载能力弱。