模拟电路中共射放大电路讲解

前面两篇文章讨论了三极管(NPN、PNP)最重要也是最基本的概念和性质，①等效电路模型，②三种工作模式截止、饱和、放大如何区分，③数字电路、模拟电路中的三极管有何不同，④NPN、PNP与恒流源的关系。 这些需要反复、重复的理解，因为这是理解后面所有电路的基础。

本次内容：模拟电路中共射放大电路是最简单、最常用的电路，这次就说说它的一般性质。

1、电路原理图

首先要知道一个前提，共射放大电路一定是工作在放大区，因为共射放大电路的目的是构建一个对输入信号进行线性放大的电路。 只有在放大区，才存在ic=beta*ib，通过采用合适的电阻，把电流的放大倍数转换成电压的放大，饱和区和截止区则无法实现。

输入电压Vin和Vout的关系为：

这里，Vin必须大于0.7V，否则三极管工作在截止区，Vout(也就是Vc)必须大于Vin-0.7V(也就是Ve)，否则三极管处于饱和区。

2、一个例子

我们用一个例子说明共射放大电路是怎么实现放大的。 VCC=15V，Re=2kohm，Rc=10kohm，我们的目的是要通过共射放大电路来放大信号sin(wt)。

第一步，给输入信号加偏置

sin(wt)的电压范围是-1V到1V，如果把它直接做为Vin输入到三极管的B极，那么不能满足Vin大于0.7V，也就是说三极管会有一部分时间工作在截止区。 所以需要给sin(wt)加上一个直流偏置，假设为2V。 这样Vin的范围是1V到3V。

第二步，检查Vc是否大于Ve

当Vin=1V时，Ve=0.3V，Ic=Ie=0.15mA，Vc=Vcc-Rc*Ic=13.5V，Vc>Ve，满足条件;

当Vin=3V时，Ve=2.3V，Ic=Ie=1.15mA，Vc=Vcc-Rc*Ic=3.5V，Vc>Ve，满足条件;

第三步，带入公式，画出曲线

只有检查了前面两步，才能应用电压Vin和Vout的关系的公式，因为这个公式是在三级管放大区得出来的，这个很重要。 可以看到输出电压为输入电压信号的5倍，并加上了一个8.5V的直流分量，这个直流分量在实际应用中可以通过隔直电容去掉。 这样就实现了输入电压sin(wt)的放大，注意是反向放大。

3、仿真验证

为加深理解，这里用ADS搭一个电路验证一下：

仿真结果为：

输出电压Vout和电流Ic与我们计算的结果完全一致。

4、失真

上面得到的Vout是一个完美的波形，因为VCC，Rc，Re，输入偏置都是精心设计过的，满足了例子中的第一步和第二步，也就是使三极管一直处于放大区。 如果不满足就会失真。 再举两个例子：

①截止失真，VCC=15V，Re=2kohm，Rc=10kohm不变，输入信号的偏置为1V：当输入电压Vin小于0.7V时，三极管处于截止状态，等效电阻无穷大，输出近似为VCC。

截止失真

②饱和失真，VCC=15V，Re=2kohm，Rc=10kohm不变，输入信号的偏置为3V：当输入电压Vin过大时，三极管处于饱和区，等效电阻近似为0，Vout与Ve近似相等为Vin-0.7V。

饱和失真

5、总结

① 共射放大电路能实现信号线性放大的前提是三极管工作在放大区;

② 输入信号偏置过小出现截止失真，由于反向放大，输出信号消底;

③ 输入信号偏置过大出现饱和失真，由于反向放大，输出信号消顶;