模擬電路中共射放大電路講解

前面兩篇文章討論了三極管(NPN、PNP)最重要也是最基本的概念和性質(zhì)，①等效電路模型，②三種工作模式截止、飽和、放大如何區(qū)分，③數(shù)字電路、模擬電路中的三極管有何不同，④NPN、PNP與恒流源的關(guān)系。 這些需要反復(fù)、重復(fù)的理解，因?yàn)檫@是理解后面所有電路的基礎(chǔ)。

本次內(nèi)容：模擬電路中共射放大電路是最簡單、最常用的電路，這次就說說它的一般性質(zhì)。

1、電路原理圖

首先要知道一個(gè)前提，共射放大電路一定是工作在放大區(qū)，因?yàn)楣采浞糯箅娐返哪康氖菢?gòu)建一個(gè)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行線性放大的電路。 只有在放大區(qū)，才存在ic=beta*ib，通過采用合適的電阻，把電流的放大倍數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓的放大，飽和區(qū)和截止區(qū)則無法實(shí)現(xiàn)。

輸入電壓Vin和Vout的關(guān)系為：

這里，Vin必須大于0.7V，否則三極管工作在截止區(qū)，Vout(也就是Vc)必須大于Vin-0.7V(也就是Ve)，否則三極管處于飽和區(qū)。

2、一個(gè)例子

我們用一個(gè)例子說明共射放大電路是怎么實(shí)現(xiàn)放大的。 VCC=15V，Re=2kohm，Rc=10kohm，我們的目的是要通過共射放大電路來放大信號(hào)sin(wt)。

第一步，給輸入信號(hào)加偏置

sin(wt)的電壓范圍是-1V到1V，如果把它直接做為Vin輸入到三極管的B極，那么不能滿足Vin大于0.7V，也就是說三極管會(huì)有一部分時(shí)間工作在截止區(qū)。 所以需要給sin(wt)加上一個(gè)直流偏置，假設(shè)為2V。 這樣Vin的范圍是1V到3V。

第二步，檢查Vc是否大于Ve

當(dāng)Vin=1V時(shí)，Ve=0.3V，Ic=Ie=0.15mA，Vc=Vcc-Rc*Ic=13.5V，Vc>Ve，滿足條件;

當(dāng)Vin=3V時(shí)，Ve=2.3V，Ic=Ie=1.15mA，Vc=Vcc-Rc*Ic=3.5V，Vc>Ve，滿足條件;

第三步，帶入公式，畫出曲線

只有檢查了前面兩步，才能應(yīng)用電壓Vin和Vout的關(guān)系的公式，因?yàn)檫@個(gè)公式是在三級(jí)管放大區(qū)得出來的，這個(gè)很重要。 可以看到輸出電壓為輸入電壓信號(hào)的5倍，并加上了一個(gè)8.5V的直流分量，這個(gè)直流分量在實(shí)際應(yīng)用中可以通過隔直電容去掉。 這樣就實(shí)現(xiàn)了輸入電壓sin(wt)的放大，注意是反向放大。

3、仿真驗(yàn)證

為加深理解，這里用ADS搭一個(gè)電路驗(yàn)證一下：

仿真結(jié)果為：

輸出電壓Vout和電流Ic與我們計(jì)算的結(jié)果完全一致。

4、失真

上面得到的Vout是一個(gè)完美的波形，因?yàn)閂CC，Rc，Re，輸入偏置都是精心設(shè)計(jì)過的，滿足了例子中的第一步和第二步，也就是使三極管一直處于放大區(qū)。 如果不滿足就會(huì)失真。 再舉兩個(gè)例子：

①截止失真，VCC=15V，Re=2kohm，Rc=10kohm不變，輸入信號(hào)的偏置為1V：當(dāng)輸入電壓Vin小于0.7V時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，等效電阻無窮大，輸出近似為VCC。

截止失真

②飽和失真，VCC=15V，Re=2kohm，Rc=10kohm不變，輸入信號(hào)的偏置為3V：當(dāng)輸入電壓Vin過大時(shí)，三極管處于飽和區(qū)，等效電阻近似為0，Vout與Ve近似相等為Vin-0.7V。

飽和失真

5、總結(jié)

① 共射放大電路能實(shí)現(xiàn)信號(hào)線性放大的前提是三極管工作在放大區(qū);

② 輸入信號(hào)偏置過小出現(xiàn)截止失真，由于反向放大，輸出信號(hào)消底;

③ 輸入信號(hào)偏置過大出現(xiàn)飽和失真，由于反向放大，輸出信號(hào)消頂;