关于三极管共射极放大电路的基本分析方法(见附录1)，我们之前有聊过。本文重点与大家分享下电路的性能分析，尤其电路的频率响应与选频特性，还是非常有趣的。主要内容有：

输入输出电阻

通频带

如何提高放大倍数

1节5号电池可以放大电路吗？

158MHz频带调谐放大电路，FM接收机

图1为共射极放大电路。

图1 共射极放大电路图

“黑盒子”

如果我们把放大电路用一个盒子盖起来，只留出输入与输出端，那么任何一个放大电路均可看成一个两端口网络。

左边为输入端口，当内阻为Rs的正弦波信号源Vs作用时，放大电路得到输入电压Vi，同时产生输入电流Ii；

右边为输出端口，输出电压Vo，输出电流Io，RL为负载电阻。

不同放大电路在Vs和RL相同的条件下，Ii、Vo、Io将不同，说明不同放大电路从信号源索取的电流不同，且对同样信号的放大能力也不同；

同一放大电路在幅值相同、频率不同的Vs作用下，Vo也将不同，即对不同频率的信号同一放大电路的放大能力也存在差异。

输入与输出电阻

图2 输入电阻的定义

输入电阻Ri是从放大电路输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压有效值Vi和输入电流有效值Ii之比：

Ri = Vi / Ii (公式1)

那么我们在输入电路图1中串联万用表XMM1，设置为交流-电流档；并联万用表XMM2，设置为交流-电压档，那么可以测得该电路的输入电阻。

图2 输入电阻的测量

万用表XMM1示数，电流有效值20.267μA；

万用表XMM2示数，电压有效值349.973μA；

所以输入电阻等于17.27Ω；

图3 输入电阻测量，万用表读数

而在实际的电路中，放大电路图1的输入阻抗为R1与R2的并联R1//R2。

(因为一般认为电源的阻抗为0Ω；晶体管的基级电流极小，所以晶体管本身的输入阻抗可以看成非常大)

偏置电路R1和R2的并联值，100kΩ//22kΩ约等于18kΩ。这个值与实际电路测量值17.27Ω基本一致。

电容C1和C2是将基级和集电极的直流电压隔离，仅让交流成分通过的耦合电容。

如图4所示，电容C1和输入阻抗，电容C2和连接的输出端负载电阻RL分别形成高通滤波器，仅让高频通过的滤波器。

图4 输入与输出端的高通滤波器

电容C1形成的高通滤波器截止频率为fc，

fc = 1/2πRC = 1/2π*10μF*18kΩ ≈ 0.9Hz (公式2)

电容C2与输出端负载形成的高通滤波器的截止频率fe，会因输出端接有不同的负载电阻而发生变化。所以在设计电路的过程中，预先考虑该电路要接入什么样的负载是至关重要的。

图5 输出电阻的定义

Vo为带负载后输出电压的有效值，

Vo = RL/(Ro+RL) * Vo’ (公式3)

输出电阻

Ro = (Vo’/Vo - 1) * RL (公式4)

只要获取了Vo’和Vo的值，就可以得出输出电阻了。从输出电阻表达式中，我们也可以看出Ro越小，负载电阻RL变化时Vo的变化越小，称为放大电路的带负载能力越强。

实际电路图6中可以这样测算，输出电路先开路，也就是不接负载，连接万用表XMM2，设置成交流-电压档，可以测到电压Vo’=1.716V；

图6 测量输出电阻，开路

然后接入负载RL=10kΩ，在接入万用表，设置成交流-电压档，测得电压Vo=0.859V，再通过公式(4)求得输出电阻Ro≈10kΩ；

图7 测量输出电阻，接入负载RL，看下输出电压的变化

可以看出输出电阻Ro与电路中的Rc阻值一致，这并不是巧合；因为，如果我们把晶体管看作为电流源，(即使负载变化，其电流也是不改变的)

那么可以认为电流源内部阻抗无限大∞，所以由输出端看到的阻抗(即输出阻抗)为RC本身。

图8 晶体管看作电流源，输出电阻为RC

简要总结如下(在一般情况下)

晶体管共射极放大电路的输入电阻为偏置电路R1与R2的并联，输出电阻为RC；

耦合电容C1与C2分别在输入与输出端与偏置电阻、RC构成了高通滤波器。

通频带

通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。

由于放大电路中电容、电感及半导体器件结电容等电抗元件的存在，在输入信号频率较低或较高时，放大倍数的数值会下降并产生相移。

一般情况下，放大电路只适用于放大一个特定频率范围内的信号。

图9 电路图1的频率响应

图9是电路图1的频率响应曲线。

中间一段比较稳定，达到13.81dB(约4.9倍，与理论值5倍几乎一致)

20log(4.9)≈13.81dB

定义放大倍数下降3个dB，就是截止频率。

那么低频截止频率fc1 = 0.8Hz；高频截止频率为fch = 1MHz

如何提高放大倍数

如果想要提高该电路图1的放大倍数，我们可以变动RC和RE吗？

前面的介绍中，我们知道RC和RE比值，决定了放大倍数Au。

但是，它们俩也同时决定了电路的静态工作点。

如果想要不破坏电路的直流静态工作点，又想加个“元件”提高放大倍数，那很容易想到的元件就是——“电容”。

因为电容阻直流，通交流，不会影响直流静态工作点。

图10 发射极并联电容

如图10所示，把发射极电阻RE侧分成2个，一个R=330Ω，一个RE’=1.6kΩ，保证静态总和仍为2kΩ。

在RE’边并联电容C=100μF，保证交流状态下直接把RE’短路。

Au = 10kΩ / 330Ω = 30 (公式5)

如果没有电阻R，用电容C直接并联RE，那么交流发射极电阻几乎为0。从计算角度来看，此时交流放大倍数应该为∞。

但是，很明显不可能。

实际上放大倍数受到hFE，hIE的影响。hFE为共射极电流放大系数，hIE为晶体管输入阻抗的常数。

在共射极放大电路中，能够实现的最大放大倍数为hIE。

1节5号电池可以放大电流吗？

当然可以，我们把电路中的Vcc换成5号电池。

一节5号电池的电压为1.5V。

图11 1节5号电池的放大电路图

VCC设置成12V，这并不是常见，至少相比手头上只有1节5号电池来的常见。

在偏置电路上加一个二极管，二极管正向导通压降为0.6V。

把Vcc换成电池，还要使三极管工作在放大状态，那么三极管基级-发射极必须正向导通，VBE必须得到保证。

这就是增加一个二极管的作用，二极管一旦导通后，其压降0.6V保持不变。即使电池电压下降，也能确保晶体管的VBE能够进行放大工作。

158MHz频带调谐放大电路

现在有3节电池，利用这个电路可以实现无线收发、FM接收机的应用。

该应用涉及到了RF级别，所以实际的电路装配要十分小心。

图12 高频放大电路

把电路图1中的集电极换成LC并联谐振电路。

那么在谐振频率fo处，阻抗就会无穷大∞；在其他频率处，阻抗变小。

我们知道集电极的阻抗很大，那么有利于放大倍数。

(谐振电路的阻抗，即集电极负载电阻，与发射极电阻之比，决定电路的增益)

所以电路的频率响应与谐振电路曲线相似。仅对在调谐频率fo附近的信号进行选择放大。

理论计算：

fo = 1 / 2π√LC =140 MHz (公式6)

那么实际的电路呢，这里三极管选择了2SC3733，我们来看图13

图13 图12的频率响应

和预期的一致，不过电路在158MHz增益最大，与理论计算的140MHz有出入。

主要原因应该是三极管选择与电感的问题。很多书上给出的都是2SC2671，班长没有试验过，实验过的读者可以告诉我。

附录1：1秒看出电路放大倍数？晶体管放大电路设计，参数选择就这么简单

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总结

关于共射极放大电路，就是这么一个大家认为最简单的电路，还有很多种变法：包括信号发生器、低通滤波器、高频增强、高频放大等等。

大家很难精通、记住每一个电路，所以建议大家掌握直流+交流、高频+低频的分析方法，这样在应用或者DIY的过程中，就可以上手很快。

总结

以上是生活随笔为你收集整理的当电压放大电路的开路增益和输出电阻固定后_晶体管放大电路的性能分析与应用...的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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