共射极放大电路

    7.4.4　共射极放大电路

    为保证晶体管处于放大状态，即放大电路的静态工作点处在放大区，晶体管放大电路必须包含直流偏置电路。直流偏置电路的任务是使晶体管获得一个适当的静态工作点，直流偏置电路不同，放大电路的动态性能也不同。

    输入回路和输出回路共同包含发射极的电路称为共射极放大电路。

    1.固定偏置放大电路

    固定偏置放大电路如图7.4-12(a)，R_B为基极电阻，R_C为集电极电阻，C_l、C₂为藕合电容，R_L为输出端的负载电阻，u_i为输人电压，u_o为输出电压。假设β值已知，且U_BE≈0.7V。

    

    

    图7.4-12　共射极固定偏置放大电路

    1)静态工作点的计算

    根据图7.4-12(b)所示固定偏置电路可得静态工作点的三个计算量，即

    

    2)动态问题计算——电压放大倍数、输入电阻和输出电阻

    在输入信号u_i≠0时，对放大电路进行动态分析性能，包括电压放大倍数、输人电阻、输出电阻。

    动态分析相当于分析在输入信号u_i单独作用时放大电路的情况，步骤如下。

    

    

    图7.4-13　图7.4-9放大电路的小信号模型

    (1)画小信号模型

    首先令放大电路中的直流电源U_CC=0(将直流电源短路)，在交流信号频率足够高的情况下电容可视为短路;然后在输入电压u_i为小信号情况下，用晶体管的小信号模型替换晶体管，图7.4-13为共射极固定偏置放大电路的小信号模型。

    (2)计算电压放大倍数

    由图7.4-8可知，，因此，

    该电路的电压放大倍数:

    

    显然，电压放大倍数与负载R_L有关，R_L越大，电压放大倍数越大，当输出端开路时，电压放大倍数最大，其计算式为

    

    

    (3)输入电阻

    从输入端口看放大电路等效电阻，对于图7.4-12，输入电阻输入电阻越大，信号源供给放大电路的电压越大，因而，输入电阻越大越好。

    (4)输出电阻

    去掉放大电路电源(输入端短路)后，断开负载电阻，从输出端看放大电路的等效电阻

    

    把放大电路作为下级放大电路的信号源，输出电阻相当于信号源的内阻，因而，输出电阻越小越好。

    2.分压式偏置放大电路

    图7.4-12(a)放大电路，静态工作点不稳定，为了克服这个问题，引入反馈电阻R_E，形成了静态工作点稳定的分压式偏置放大电路，如图7.4-14。依然设定u_i为输入电压，u_o为输出电压。假设β值已知，且U_BE≈0.7V。

    

    

    图7.4-14　分压式偏置放大电路

    1)静态工作点的计算

    根据图7.4-14(b)所示固定偏置电路可得

    

    通过I_E的计算，即可获取静态工作点的三个计算量:

    

    2)动态问题计算——电压放大倍数、输入电阻和输出电阻

    为了获取分压式偏置放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，需作如下工作。

    (1)画小信号模型

    将放大电路中的直流电源短路，电容视为短路，用晶体管的小信号模型替换晶体管，得图7.4-15为共射极固定偏置放大电路的小信号模型，模型中R_B=R_B1//R_B2。

    (2)计算电压放大倍数

    由图7.4-10可知，

    

    

    

    图7.4-15　分压式偏置放大电路的小信号模型

    因此，该电路的电压放大倍数为

    

    显然，当输出端开路时，电压放大倍数最大，其计算式

    

    (3)输人电阻

    对于图7.4-10，输入电阻

    

    (4)输出电阻

    将输入端短路，断开负载电阻，从输出端看放大电路的等效电阻

    

    

    

    图7.4-16　例7.4-4图

    【例7.4-4】图7.4-16所示固定偏置的晶体管放大电路中，晶体管工作于放大区，试求该电路的电压放大倍数A_u、输入电阻r_i和输入电阻r_o。

    解:由于电容C_E的存在，可视为短路，所以电阻R_E不出现在放大电路的小信号模型中，该放大电路的小信号模型如图所示，由此可得

    

    所以

    

    

    

    图7.4-16　电路的小信号模型

    该电路即具有稳定工作点的作用，又具有较大的电压放大倍数，但输入电阻较小。

    【例7.4-5】图7.4-17所示固定偏置的晶体管放大电路中，晶体管工作于放大区，则该电路的电压放大倍数A_u及输入电阻r_i分别为(　)。

    

    解:答案为选项(D)。

    本题放大电路存在负载R_L，A_u与R_L有关，所以，选项(A)和选项(B)不正确。根据本题晶体管放大电路的小信号模型(如图所示)可得

    

    

    

    图7.4-17　例7.4-5图

    

    

    图7.4-17　电路的小信号模型

    

    选项(C)错，选项(D)对。