想要大概了解共射放大電路的原理是很簡單的,幾行數學推導就可以了。 但是想要真正涉及好一個共射放大電路卻并不是容易的事,我們用前面的幾篇文章討論了共射放大器的基礎問題,有了這些基礎概念,就可以真正的設計電路了。 這里來總結下共射放大器的設計步驟。
1、設計要求:
以下圖的阻容耦合共射放大電路為例,對輸入峰峰值為2V的1kHz正弦信號,負載100kohm,設計5倍放大電路。

2、設計思路和步驟
第一步:首先,必須選定供電電壓VCC
電路中,供電電壓高則功耗大,在可能的情況下大家應該不斷的減小供電電壓以實現低功耗。 在放大電路中,最小的供電電壓取決于輸入信號的幅度和放大倍數。 例如要把2Vpp的信號放大5倍,極限VCC也需要大于10.5V(0.5V為V_ces和V_Re)。 供電電壓余量越大設計壓力越小,這里我們取常見的15V電壓作為VCC。
第二步:設計Rc的取值
需根據負載電阻大小設定共射放大電路的輸出阻抗Rc。 電路中的電阻取值一定是有權衡考慮的,如果越大越好拍; 不如開路,如果越小越好,不如短路。 Rc越小輸出阻抗越小,帶上負載后放大倍數越穩(wěn)定。 但是Rc越小放大電路的靜態(tài)功耗越大,即不帶負載時“白白”消耗掉的功率。
綜合考慮負載情況,設定為負載100kohm的十分之一,這樣90%的電壓就會加到負載上,對放大倍數影響不大; Rc=10kohm。
第三步:設計Re的取值
根據放大倍數公式,A=-Rc/Re,放大倍數為5,所以,Re=2kohm。
第四步:設計輸入信號偏置電壓的大小
共射放大電路是反向放大,所以輸入信號的直流偏移越高,輸出信號越偏下方; 輸入信號偏移越低,輸出信號越偏上方。 如無特殊要求,可將輸出信號至于電源軌正中央的位置(這樣可以獲得最大不失真增益),如下圖所示。

根據直流等效電路以及Vc=7.5V,可以反推出輸入信號的直流偏移Vb。

這里我們取偏置電壓Vb=2.2V。
第五步:設計R1、R2的大小
由于15V分壓得到2.2V,分壓電阻的配比是無窮無盡的,當然越大的電阻功耗越低,輸入阻抗越高。 但是由于分壓電阻網絡還存在一個分支流過三極管的B極,所以R2必須小到可以忽略流過這個支路的電流才行,按beta=100來計算,支路的等效電阻為100*Re=200kohm。 所以,這里選R2=20kohm,遠小于支路等效電阻。?
根據R2為20kohm,計算出R1=116kohm,116kohm在E24系列中沒有,取最接近的R1為120kohm。 這樣會帶來一點直流誤差,但是由于VCC余量比較大,些許誤差沒有影響。
第六步:電解電容C1和C2的選擇
電解電容必須對交流信號的阻抗接近0。 換句話說,電解電容用多大才夠,是和信號頻率有關的。

從濾波器的觀點,電容C1和R1 || R2 || beta * Re構成了高通濾波器,只要保證高通濾波器截止頻率低于信號頻率的1/10就可以認為對輸入信號阻抗為0,這里取C1=120nf。

同樣,電容C2與負載RL構成高通濾波器,只要保證高通濾波器截止頻率低于信號頻率的1/10就可以認為對輸出信號阻抗為0,這里取C2=20nf。

3、仿真驗證
經過上面六步,共射放大電路就設計完成了,建立仿真模型如下:

仿真結果為:

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