8、共射放大电路一般性质与放大电路的直流偏移

1 共射放大电路一般性质

先看图1所示的电路，求解出输出电压表达式：

1. 使用式（2）就默认三极管是处于放大区，如果事后发现不是放大区，就需要重新计算。

2. 式（3）代表通过计算得出的输入输出电压关系，和这个电路名字叫什么没关系。

3. 式（4）是考察输入输出变化量（求导）时的关系，VCC和0.7等常数项都被消去。可以看出，输入输出信号之间存在反相比例关系。
   
   图1所示的电路就是传说中的共射放大电路。我们可以给定一组参数，实际求解一下。VCC=15V；RE=2kΩ；RC=10kΩ；ui=2+sinωt。得：
   
   完全用画图板的手绘波形如图2所示，TINA仿真电路及波形如图3所示。
   
   图2 手绘共射放大电路输入输出波形
   
   图3 共射放大电路的TINA仿真

4. 在电路分析中，波形分析法是十分“靠谱”的方法。绘制出电路中各节点的电压波形和回路的电流波形图代表着“我命由己不由天”的英雄气概。

5. 如图2所示，首先应画出横坐标和纵坐标。然后标定8.5V和15V两根横线。

6. 根据式（5），uo最大值为13.5V，最小值为3.5V，那么这两根横线也标定出来。

7. 根据式（5），当ωt=0.5π时，uO取最小值3.5V；当ωt=1.5π时，uO取最大值13.5V。画出uO波形。同理可以画出uI波形。

对图2进行分析可以发现很多有用信息：

1. 放大倍数为-5倍，这确实是一个“放大电路”。
2. uO的最大值和最小值没有超过0-15V的供电范围，这说明在整个ui输入信号范围，三极管既没有饱和也没有截止，一直工作在放大区。
3. 输入信号ui的最小值是1V，足够保证BE之间的二极管导通，也就是ib一直存在。否则三极管也一定会截止（没有ib就没有ic）。

2 放大电路的直流偏移

在很多时候，输入信号vI都是纯交流信号，输出信号vO也要求是纯交流信号。如何输入信号uI的2V直流偏移电压，又如何将输出信号中的8.5V直流偏移电压消去呢？参考图4所示：

1. 对于输入部分，一般不用2V直流电源来实现，因为代价太大。通常使用电阻分压来提供2V的直流偏置。
2. 在放大电路中，电解电容的作用一律看成是电池，我们所要做的就是计算出电容到底等效多少电压的电池。
3. uI如果是纯交流信号，每个周期它对电容C1充放电电荷相等，不影响C1上最终等效电池的电压。
4. R1和R2的分压将会对电容C1充电，从而将uI抬升所需要的电压再进入基极。
5. 对于输出部分，电解电容C2的作用也是等效为电池，uO偏移的8.5V电压会把电容C2充电为左正右负的8.5V电池，通过C2后的uO一定是纯交流。
6. 电容C2的作用叫隔直电容，从高通滤波的角度也可以解释。uO中纯直流电压当然无法通过C2所构成的高通滤波器。
   利用TINA对图4所示电路进行仿真，可得电路各节点的电压波形，大家可以检验一下自己是否能徒手画出该波形。
   
   图4 带直流偏置的共射放大电路仿真

注：
1、 三极管管压降UCE降到最低，IC仍达不到βIB，则三极管工作在什么状态（区）？
参考答案：饱和区
2、 三极管恒流源电路中，能够做到恒流输出时，称之为工作在什么状态（区）？
参考答案：放大区
3、 大容量电容在三极管放大电路中一般可以等效为什么器件？
参考答案：电池
4、 共射放大电路中，以下说法是否正确：输出电容与负载构成高通滤波器，所以集电极输出中频率为零的直流成分无法通过电容。
参考答案：正确