共射極放大電路在電子電路中應(yīng)用電路分析

　　在模擬電路中，我們最終需要面對(duì)的是信號(hào)。這是模擬電路最神秘，也是難度最大的地方。

　　文章從實(shí)例出發(fā)講解，內(nèi)容較長(zhǎng)，請(qǐng)慢慢品讀

　　共射極放大電路

　　共射極放大電路在電子電路中應(yīng)用非常廣泛，常用于小信號(hào)放大（電壓放大）。它是一類輸入阻抗較大（幾千到幾十千歐姆），輸出阻抗較?。◣装俚綆浊W姆）的放大器。它的基本電路如下

　　上圖的偏置電路難以調(diào)試，且放大倍數(shù)受三極管溫度影響巨大，作者能力有限，所以不去討論如何設(shè)計(jì)，而改用穩(wěn)定性更好的偏置討論

　　為什么叫做共射極放大電路？

　　共射極指的是輸入和輸出的交流信號(hào)共同的通路是流經(jīng)三極管的射極（E極）后流回源頭的放大電路。如圖綠色箭頭表示的是輸入信號(hào)的流向，紅色箭頭表示的是輸出信號(hào)的流向，它們共同經(jīng)過三極管射極

　　信號(hào)流向

　　交流等效電路和直流等效電路

　　在實(shí)際設(shè)計(jì)之前，我們先學(xué)習(xí)一下三極管放大電路的等效電路，它們的特點(diǎn)如下

　　對(duì)于直流等效電路，電容相當(dāng)于開路（隔直通交）

　　對(duì)于交流等效電路，電容相當(dāng)于短路，電源正負(fù)極相當(dāng)于短路，引入發(fā)射極本征電阻re‘ = 25/Ic（mA），發(fā)射極本征電阻受三極管溫度影響，發(fā)射極本征電阻和發(fā)射極串聯(lián)

　　共射極放大電路

　　直流等效電路

　　交流等效電路

　　無旁路電容的共射極放大電路

　　特點(diǎn)：穩(wěn)定性好，但放大倍數(shù)較低

　　共射極放大電路

　　直流等效電路

　　交流等效電路

　　交流等效電路

　　實(shí)例：

　　輸入信號(hào)幅度1V，頻率1000Hz~20000Hz

　　要求：輸入阻抗大于10kΩ，輸出阻抗大于1kΩ，電壓放大倍數(shù)5倍

　　電源電壓的設(shè)定：因?yàn)檩斎胄盘?hào)幅度為1V，電壓放大倍數(shù)為5倍，放大后電壓幅度為5V，所以電源電源需大于5V，選擇10V，如果選擇接近5V非常容易失真

　　輸出信號(hào)的靜態(tài)電壓（C極對(duì)地電壓）：VCC / 2 = 10V / 2 = 5V 輸出靜態(tài)電壓設(shè)定在電源電壓的一半時(shí)，即能保證放大信號(hào)不失真，因?yàn)檩敵鲎畲箅妷旱扔?+2.5V等于7.5V，最小電壓等于5-2.5 = 2.5V

　　電阻Rc的確定：根據(jù)交流等效電路可以看出，輸出阻抗等于Rc，所以Rc = 1kΩ

　　電阻Re的確定：電壓放大倍數(shù)Av = RC/（re’+Re），電壓放大倍數(shù)為5，則re‘+Re = Rc/Av = 1kΩ/5 = 200Ω， re’ = 25/Ic（mA） = 25/（URc/Rc*0.001） = 25/（5V/1KΩ*0.001） = 5Ω， 則Re= 200Ω-re‘ = 195Ω

　　輸入信號(hào)的靜態(tài)電壓（B極對(duì)地電壓）：首先三極管E極對(duì)地電壓Ue = Ie * Re ，而Ie約等于Ic，所以Ue = Ic * Re = 5V/1kΩ*195Ω = 0.975V，三極管BE極電壓降等于0.7V，所以三極管B極電壓Ub = Ue+Ube = 0.975V + 0.7V = 1.675V

　　電阻Rb1和Rb2的確定：從直流等效電路可以看出，三極管B極電壓等于Rb1和Rb2的分壓，首先隨便確定一個(gè)電阻的值先，比如Rb2 = 16.75KΩ，則Ub = VCC * （RB2/（Rb1 + Rb2）） = 1.675V，求得Rb1 = 83.25KΩ

　　輸入阻抗：根據(jù)交流等效電路可看出，輸入阻抗等于Rb1//Rb2//（HFE*（re’ + Re）） = 16.75kΩ//83.25kΩ//（200*（5Ω+195Ω） ） ≈ 10.33KΩ 兩條橫桿//是并聯(lián)的意思

　　輸入電容和輸出電容：輸入電容和輸入電阻構(gòu)成一個(gè)RC高通濾波器，輸出電容和輸出電阻構(gòu)成一個(gè)高通濾波器，根據(jù)高通濾波器公式f = 1/（2πRC）可求出在最小頻率處，信號(hào)不衰減時(shí)的電容值為：輸入電容應(yīng)大于15nF，輸出電容應(yīng)大159nF

　　參數(shù)

　　射極電阻全旁路的共射極放大電路

　　特點(diǎn)：穩(wěn)定性差，放大倍數(shù)大

　　共射極放大電路

　　直流等效電路

　　交流等效電路

　　實(shí)例：

　　輸入信號(hào)幅度0.01V，頻率20Hz~10000Hz

　　要求：輸入阻抗大于10kΩ，輸出阻抗大于2kΩ，電壓放大倍數(shù)50倍

　　電阻Rc的確定：根據(jù)交流等效電路可以看出，輸出阻抗等于Rc，所以Rc = 2kΩ

　　電源電壓的設(shè)定：因?yàn)檩斎胄盘?hào)幅度為0.01V，在交流等效電路中可以看到，射極電阻Re已經(jīng)被旁路掉了，所以電壓放大倍數(shù)Av = Rc/re‘ 則re’ = Rc / Av = 50/2000Ω = 40Ω 而re‘ = 25/Ic （mA）計(jì)算Ic = 25/40Ω = 0.625mA 又因放大電路把Vcc的一半設(shè)計(jì)成輸出靜態(tài)電壓，所以Vcc = Rc*Ic*2 = 2000Ω*0.000625A*2 = 2.5V

　　電阻Re的確定：電阻Re根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般選擇為1/10Rc = 2000Ω*1/10 = 200Ω

　　輸入信號(hào)的靜態(tài)電壓（B極對(duì)地電壓）：首先三極管E極對(duì)地電壓Ue = Ie * Re ，而Ie約等于Ic，所以Ue = Ic * Re = 1.25V/2kΩ*200Ω = 0.125V，三極管BE極電壓降等于0.7V，所以三極管B極電壓Ub = Ue+Ube = 0.125V + 0.7V = 0.825V

　　電阻Rb1和Rb2的確定：從直流等效電路可以看出，三極管B極電壓等于Rb1和Rb2的分壓，首先隨便確定一個(gè)電阻的值先，比如Rb2 = 8.25KΩ，因Ub = VCC * （RB2/（Rb1 + Rb2）） = 0.825V，求得Rb1 = 16.75KΩ

　　為了充分的把交流信號(hào)旁路（就是不經(jīng)過電阻Re），旁路電容的容抗要大于10倍Re，有公式Xc 》= 10Re 容抗公式為Xc = 1/（2πfc），合拼得C 》= 5/（πfRe） 求得旁路電容需大于等于398uF，此處f為最小輸入頻率

　　輸入阻抗：根據(jù)交流等效電路可看出，輸入阻抗等于Rb1//Rb2//（HFE*re’ ） = 8.25kΩ//16.75kΩ//（200*200Ω ） ≈ 4.856KΩ 兩條橫桿//是并聯(lián)的意思

　　參數(shù)

　　射極電阻部分旁路的共射極放大電路

　　特點(diǎn)：較穩(wěn)定，放大倍數(shù)適中

　　共射極放大電路

　　直流等效電路

　　交流等效電路

　　把這留給你們計(jì)算設(shè)計(jì)吧，前面兩個(gè)理解了這個(gè)也不難，只看是沒有用的，實(shí)際去嘗試才能學(xué)到東西

　　輸入信號(hào)幅度0.5V，頻率100Hz~5000Hz

　　要求：輸入阻抗大于10kΩ，輸出阻抗大于1kΩ，電壓放大倍數(shù)20倍

　　提示：電壓放大倍數(shù)Av = Rc/（re‘ + Re1）

　　Rc等于10倍（Re1+Re2 ）

　　旁路電容容抗大于10倍Re2

　　答案明天會(huì)在評(píng)論里面公布的，加油哦

　　總結(jié)

　　三極管放大倍數(shù)不穩(wěn)定主要是受到射極本征電阻的影響，因?yàn)閞e’ = 25/Ic（mA）這個(gè)值是受溫度影響的，要想穩(wěn)定高就得犧牲放大倍數(shù)，還有一點(diǎn)就是輸出信號(hào)和輸入信號(hào)反相！

　　三極管共射極放大電路就先講到這里了，謝謝大家的支持?。?！

　　答案：

　　電源電壓的設(shè)定：因?yàn)檩斎胄盘?hào)幅度為0.5V，電壓放大倍數(shù)為20倍，放大后電壓幅度為10V，所以電源電源需大于10V，選擇20V

　　輸出信號(hào)的靜態(tài)電壓（C極對(duì)地電壓）：VCC / 2 = 20V / 2 =10V 輸出靜態(tài)電壓設(shè)定在電源電壓的一半時(shí)，即能保證放大信號(hào)不失真，因?yàn)檩敵鲎畲箅妷旱扔?0+5V等于15V，最小電壓等于10-5 = 5V

　　電阻Rc的確定：根據(jù)交流等效電路可以看出，輸出阻抗等于Rc，所以Rc = 2kΩ

　　電阻Re1的確定：電壓放大倍數(shù)Av = RC/（re‘+Re1），電壓放大倍數(shù)為20，則re’+Re1 = Rc/Av = 2kΩ/20 = 100Ω， re‘ = 25/Ic（mA） = 25/（URc/Rc*0.001） = 25/（10V/2KΩ*0.001） = 5Ω， 則Re1= 100Ω-re’ = 95Ω

　　Re2的確定：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，Rc為（Re1+Re2）的10倍，所以Re1+Re2 = 10*Rc 則Re2 = Rc/10 - Re1 = 2000Ω/10 - 95Ω = 105Ω

　　輸入信號(hào)的靜態(tài)電壓（B極對(duì)地電壓）：首先三極管E極對(duì)地電壓Ue = Ie * （Re1+Re2） ，而Ie約等于Ic，所以Ue = Ic * （Re1+Re2 = 10V/2kΩ*（95Ω+105Ω） = 1V，三極管BE極電壓降等于0.7V，所以三極管B極電壓Ub = Ue+Ube = 1V + 0.7V = 1.7V

　　為了充分的把交流信號(hào)旁路（就是不經(jīng)過電阻Re2），旁路電容的容抗要大于10倍Re2，有公式Xc 》= 10Re2 容抗公式為Xc = 1/（2πfc），合拼得C 》= 5/（πfRe2） 求得旁路電容需大于等于151uF，此處f為最小輸入頻率

　　電阻Rb1和Rb2的確定：從直流等效電路可以看出，三極管B極電壓等于Rb1和Rb2的分壓，首先隨便確定一個(gè)電阻的值先，比如Rb2 = 17KΩ，因Ub = VCC * （RB2/（Rb1 + Rb2）） = 1.7V，求得Rb1 = 183KΩ

　　編輯：黃飛