【模擬電子技術Analog Electronics Technology 6】—— 共射放大電路的原理與改進

在本文開始之前，先解釋一下什麼是共射： 即輸入輸出迴路共同經過了發射區，這樣的電路就叫做共射電路

1.放大電路的組成原則

1. 靜態工作點合適：合適的直流電源，合適的電路參數
2. 動態信號能夠作用與晶體管的輸入迴路
3. 對實用放大電路的要求：共地，直流電源的種類儘可能少，負載上無直流分量

下面，我們會通過電路圖一一對這些原則進行剖析

2.像電子工程師一樣思考——對不同放大電路的改進

我們先看第一個電路：直接耦合放大電路

看起來和我們上一篇博文中的第一個電路差不多，但是，它有什麼問題嗎？？

1. 直流電源有點多了，這裏有兩個，在實際運用中，直流電源能用一個的時候就不會用兩個，這無形中會造成成本上的增加
2. 直流電源和交流電源不共地，也就是它們接地端不是同一處。
3. $R_{b}$會消耗本來就微弱的交流信號，一般我們輸入的交流信號都是由傳感器獲取的外界微弱的信號，如果再經過$R_{b}$這麼一折騰，那傳入晶體管的交流信號就微乎其微了

我們來改進一下：

我們現在只是用了一個直流電源$V_{CC}$，至於交流信號所需要疊加的直流信號由$R_{b2}$轉化，那麼這樣我們就可以把交流信號源和直流電壓源共地，這樣一次解決了上面的前兩個問題，
但是：該電路還是有兩個問題：

1. $R_{b1}$仍然會消耗交流信號
2. $R_{L}$會消耗直流分量，這個怎麼理解呢？因爲$u_{0}$是輸出端，我們希望輸出的只有經過放大之後的交流信號，但是顯然，$V_{CC}$產生的電路也會經過$R_{L}$，這是我們不想看到的

我們再改進一下：首先，既然我們不想讓$R_{L}$消耗直流分量，那利用電容的“通交阻直”的特點不就好了嗎？也就是我們在$R_{L}$前加一個電容，這樣直流分量就過不來了

另外，既然不想讓$R_{b1}$消耗交流分量，那我們乾脆直接將$R_{b1}$換成一個電容吧

改進後的電路如下：（阻容耦合共射放大電路）

另外，補充一點：這個阻容耦合電路在我們分離元件電路中是OK了，但是，大電容在集成電路中做起來比較困難，因此，在集成電路中，我們還是選擇使用直接耦合放大電路

3. 設置靜態工作點的意義何在

爲什麼放大的對象是動態信號，卻要在晶體管信號爲0時有合適的直流電流和極間電壓？這個“在晶體管信號爲0時有合適的直流電流和極間電壓”就是設置靜態工作點的內容

其實這個問題我們在之前的博文中提到過了，只不過當時並沒有引入靜態工作點的概念
歸根結底也就是失真的問題！！
我們來看一些波形圖：
首先輸入信號是一個正弦信號：

這個信號肯定是不能被放大的，因爲那些處於$u_{i}$軸下方的部分，$u_{i}$正半軸，但是電壓小於0.7V的這些信號都無法使得三極管下面的PN結導通，因此繼續這樣放大會導致失真

所以，我們先得疊加一個直流分量，讓疊加後波形最小得地方都大於0.7V，或者說，在原交流電流得基礎上疊加一個直流電流，這個直流電流稱之爲$I_{BQ}$，那麼，疊加之後的電流信號如下圖所示：

下面，我們再來看看輸出電壓的波形：

欸？大家有沒有發現：爲什麼輸出電壓$u_{CE}$的波形和$i_{B}$之間有180°的相位差呢？我們結合上面阻容耦合放大電路來分析一下：當$i_B$最大時，由$i_C = β i_B$可知，$i_C$最大，因此，$u_{R_c}$最大，又由於$V_{CC}$不變，因此，此時的$u_{CE}$最小

而由於我們在輸出端不想要直流分量，只需要經過放大的交流信號，因此，我們只需要加上一個電容器即可，最終的輸出波形如下圖所示：

那麼這就是本次博文的全部內容啦，我們主要探討了放大電路的原理，分析了不同電路的缺點並加以改進，最後探討了設置靜態工作點的意義，希望對大家有所幫助