第二节　共射极放大电路

一、共射极放大电路的组成

共发射极交流放大电路简称共射极放大电路。其电路组成如图2-3（a）所示。它具有放大电路最基本的结构形式，输入信号在基极和发射极间引入，输出信号在集电极和发射极间取出，发射极作为公共端，故称为共射极放大电路。图2-3（a）中各元件的作用如下：

（1）三极管V：它是起放大作用的核心元件。三极管在电路中起控制作用，它用较小的基极电流控制较大的集电极电流，以实现对信号的放大。当输入回路有一微弱的交流信号电压ui作用时，则在三极管的基极与发射极之间引起一个微弱的变化电压uBE，在uBE的作用下使基极回路产生一个微小的变化电流iB，由于三极管的电流放大作用，在集电极回路引起较大的变化电流iC=βiB。

（2）直流电源VCC：它一方面为三极管正常工作提供外部工作条件，保证三极管的发射结正偏、集电结反偏，使三极管能起电流放大作用；另一方面为放大电路提供能源。需要指出的是，放大电路能将小能量的输入信号放大成为大能量的输出信号，使负载获得的能量大于信号源提供的能量，这里所谓的放大作用，其实是依靠三极管的控制作用来实现的。在放大过程中，三极管本身并不能凭空产生能量，这个能量是由直流电源提供的，通过三极管的控制作用将直流电源的直流能量转换成交流能量。因此，放大电路放大的本质是能量的控制与转换。VCC一般取值在几伏到几十伏。

（3）集电极负载电阻RC：它将变化的集电极电流iC转换成变化的电压iCRC。当经过放大后的集电极变化电流ΔiC流过集电极电阻RC时，必然在RC上产生变化的电压ΔiCRC，使集电极与发射极之间的电压产生相应变化，管压降的变化量ΔuCE即为输出动态电压uo。这个输出电压uo要比输入电压ui大得多，实现了对输入电压的放大作用。RC一般取值在几千欧到几十千欧。

（4）基极偏置电阻RB：在VCC为定值时，通过调整基极偏置电阻RB，可以调整放大电路的静态工作点，使三极管有个合适的基极电流。RB一般取值在几十千欧到几百千欧。

（5）耦合电容C1和C2：其作用是隔断直流、耦合交流。电容C1接在输入回路中，它将信号源的直流分量隔断而将交流分量传送到基极，使信号源与放大器在直流上互不影响；电容C2接在输出回路中，它把放大了的交流信号传给负载，而隔离了放大器与负载的直流联系。耦合电容的取值一般为几十微法，宜采用电解电容，连接时要注意极性。由于电容容量较大，对交流信号可视为短路。

在放大电路中，常常把信号的输入、输出和电源的公共端称为“地”，并作为电路的参考点，用符号“┴”表示。图2-3（b）为共射极放大电路的习惯画法，图中将直流电源用符号VCC表示，且只在电源正极标出它对“地”的电压值和极性；而电源负极接地，一般不在图中标出。

二、共射极放大电路的工作原理

放大电路正常工作时，电路中既存在直流分量又存在交流分量，直流分量由直流电源提供，交流分量由信号源提供。当放大电路没有输入电压信号时，即ui=0，电路中仅有直流电源提供的直流分量，三极管的电流、电压均为不变的直流量，这时放大电路的工作状态称为“静态”。当放大电路有输入电压信号时，即ui≠0，此时电路中除了有直流电源提供的直流分量外，还有信号源提供的交流分量，因此三极管的电流、电压为直流量与交流量的叠加，这时放大电路的工作状态称为“动态”。在分析放大电路时，常把“静态”和“动态”分开来研究，静态分析时应利用直流通路，动态分析时应利用交流通路。为此，下面介绍放大电路的直流通路和交流通路。

1.放大电路的直流通路和交流通路

（1）直流通路。直流通路是指放大电路中直流电流所流经的路径。由放大电路的静态概念可知，电路的静态分析应在直流通路中进行，借助于直流通路可以求解放大电路的静态工作点。画直流通路应遵循的原则是：将电路中的电容视为开路，电感视为短路。这是因为电容对直流信号具有很高的阻抗，即具有“隔直”作用；而电感对直流信号具有很低的阻抗，电感对直流相当于短路。图2-4所示为共射极放大电路的直流通路。

（2）交流通路。交流通路是指放大电路的交流信号所流经的路径。借助于交流通路可以方便地求解放大电路的性能指标（放大电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻）。画交流通路应遵循的原则是：将电路中的电容及直流电源视为短路。这是因为电容对交流信号的阻抗很小，值得注意的是耦合电容和旁路电容的短路是在输入交流信号的频率不是太低的情况下所做的处理方法（若输入信号的频率很低，则耦合电容和旁路电容不能视为短路）。而直流电源视为短路是因为直流电源的内阻很小，交流信号在其内阻上产生的压降很小，所以可视为短路。图2-5所示为共射极放大电路的交流通路。

2.设置静态工作点的必要性

静态工作点是指放大电路处于静态时，电路中存在的直流电压和直流电流，通常将三极管的IBQ、ICQ、UCEQ称为放大电路的静态工作点参数，它们在三极管的输出特性曲线上有着对应的工作点，这个工作点称为静态工作点，用Q表示。因此，静态工作点主要通过设定IBQ、ICQ、UCEQ的参数来确定。

设置静态工作点是为了避免由于PN结存在死区电压而使信号发生失真。为了说明设置静态工作点的必要性，先假设RB开路，则静态时IBQ=0，ICQ=0，三极管处于截止状态。当输入交流信号ui的幅值小于发射结的导通电压时，在输入信号的整个周期内三极管均处于截止状态。即使ui的幅值足够大，也只能在信号的正半周大于发射结的导通电压时，三极管才能导通；而在负半周时，发射结又进入反向偏置，因此三极管不能进行正常的电流放大，使信号产生严重的失真。只有在静态时设置合适的静态工作点，使放大电路有一定的直流分量，并以此为基础叠加输入的交流分量，才能保证三极管在输入信号的整个周期内始终处于正常的放大状态，不致产生失真。

3.静态工作点的估算

静态工作点估算的步骤一般分为三步：先画出放大电路的直流通路；再根据直流通路求出IBQ；最后由IBQ求出ICQ及UCEQ。

【例2-1】　求出图2-3所示的共射极放大电路的静态工作点。

解：（1）画出其直流通路，如图2-4所示。

（2）根据直流通路中输入回路求IBQ，即

（3）根据三极管的电流放大关系求出ICQ，即

ICQ=βIBQ　　（2-12）

根据直流通路中输出回路求出UCEQ，即

UCEQ=VCC-ICQRC　　（2-13）

4.共射极放大电路中各电量之间的关系及工作原理和波形分析

1）共射极放大电路中各电量之间的关系

从前面分析可知，放大电路在静态时，电路中仅有直流分量IBQ、ICQ和UCEQ；当电路处于动态时，电路中既有直流分量又有交流分量，且交流分量是叠加在直流分量之上的。当输入电压信号为ui时：

uBE=UBEQ+ui　　（2-14）

iB=IBQ+ib　　（2-15）

iC=βiB=β（IBQ+ib）=ICQ+ic　　（2-16）

uCE=VCC-iCRC=VCC-ICQRC-icRC=UCEQ-icRC　　（2-17）

uo=-icRC　　（2-18）

式（2-18）中的负号，表示共射极放大电路的输出电压与输入电压在相位上相反，即反相180°。

2）共射极放大电路的工作原理和波形分析

图2-6为共射极放大电路信号放大过程的波形图。由图可知，当输入电压信号为ui时，在三极管的基极和发射极之间就形成了交直流叠加的电压uBE；根据三极管的输入特性曲线，有交直流叠加的电压uBE就会产生交直流叠加的基极电流iB；又由于三极管具有电流放大的作用，交直流叠加的基极电流iB，将被三极管放大β倍形成交直流叠加的集电极电流iC；通过集电极负载电阻RC将电流放大信号转换成电压放大信号，在三极管的集电极与发射极间形成了交直流叠加的电压uCE；由于RC上的电压增大时，管压降uCE必然减小，因此，管压降uCE是在直流分量UCEQ的基础上叠加一个与ic变化方向相反的交流电压uce；通过输出端的耦合电容C2，将直流分量UCEQ去掉，输出电压仅为交流电压uce，即uo。比较uo与ui可以看到，输出交流电压uo不但在相位上与输入电压ui相反，而且在幅值上比ui增大了许多，这就实现了电压放大的作用。

值得注意的是：在放大电路放大信号的整个过程中，都是交直流信号的共同作用，仅在输出端引出的信号为放大了的交流信号。

从上面的分析可以得出如下结论：

（1）放大电路要正常工作，必须给三极管提供一定的静态电压和电流，即需要有合适的静态工作点，交流信号驮载在直流分量之上。当输入信号较小时，只要在不产生失真和保证一定的电压放大倍数的前提下，尽量把静态工作点选得低一些，以减少静态损耗。

（2）在加入正弦变化的输入信号后，脉动的电压和电流信号只在大小上发生变化，任何时刻的瞬时值极性是不会变化的，其波形曲线总在横轴之上，这样在整个正弦波的周期内，三极管始终处于放大状态，输出电压波形不会产生非线性失真。

（3）在信号的放大过程中，其频率不会改变。输入电压波形和输出电压波形在每一瞬时的极性总是相反的，即共射极放大电路具有反相的作用。