兩張圖說(shuō)清楚共射極放大器為什么需要發(fā)射極電阻

文章概述

本文首先介紹了一個(gè)典型的共射極放大器，然后探討了發(fā)射極旁路電容器的工作原理。我們將研究電容器對(duì)增益、失真和頻率響應(yīng)的影響，同時(shí)探討部分旁路發(fā)射極電阻的優(yōu)勢(shì)。

共射極（CE）放大器中的發(fā)射極旁路電容器的作用是什么？

共射極（CE）放大器的發(fā)射極電阻是設(shè)定放大器增益的重要組件之一。它通過(guò)限制對(duì)放大器級(jí)的負(fù)反饋量來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。簡(jiǎn)而言之，發(fā)射極旁路電容器通過(guò)抑制反饋來(lái)增加放大器的增益。

通過(guò)調(diào)整R4（圖1所示），可以改變被旁路的發(fā)射極電阻的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

你可以在MultisimLive上加載此電路的交互式仿真。

圖1：典型的A類共射極放大器，使用2N3904晶體管。可變電阻R4設(shè)定發(fā)射極電阻的旁路比例。

增益演示

讓我們首先觀察發(fā)射極旁路電容器對(duì)放大器增益的影響。圖2顯示了在以10%的增量調(diào)整可變電阻R4時(shí)放大器的響應(yīng)?？梢钥吹剑憫?yīng)是非線性的，當(dāng)C2直接連接到晶體管的發(fā)射極時(shí)，增益增加。該圖還表明更高的增益伴隨著更大的失真。

需要注意的是，圖2是使用Multisim live的“參數(shù)”功能自動(dòng)生成的。這個(gè)工具允許用戶專注于某個(gè)組件并調(diào)整其數(shù)值。在此示例中，工具用于調(diào)整R4從0歐姆到140歐姆，且每個(gè)設(shè)置都會(huì)繪制相應(yīng)的放大器輸出。

圖2：可變電阻R4調(diào)整后的放大器響應(yīng)：綠色為輸入，藍(lán)色為輸出。每條曲線代表給定電位器設(shè)置下的輸出，每次增量為10%。最大增益和最大失真發(fā)生在C2直接連接到晶體管的發(fā)射極時(shí)。

技術(shù)貼士 :

直流偏置用于設(shè)定晶體管的工作點(diǎn)。R1、R2和R3設(shè)定了晶體管的靜態(tài)（無(wú)信號(hào)）工作點(diǎn)。在此示例中，數(shù)值被選為在R3和晶體管集電極的連接處有大約一半的源電壓。注意，直流偏置與C1、C2、C3和C4無(wú)關(guān)，這些組件僅與放大器的動(dòng)態(tài)（交流）性能有關(guān)。

反饋的重要性

反饋和增益是本次討論中的核心概念。如圖2所示，發(fā)射極旁路電容器（圖1中的C2）直接影響這兩個(gè)參數(shù)。

負(fù)反饋的定義

負(fù)反饋對(duì)放大器性能有深遠(yuǎn)的影響。它使放大器更線性（更好的保真度）、更穩(wěn)定、增加帶寬，并減少噪聲。這個(gè)性能提升是以犧牲增益為代價(jià)的。如圖2所示，低增益（高反饋）配置將提供最佳的保真度。

技術(shù)貼士 :

作為一個(gè)設(shè)計(jì)練習(xí)，建議使用總諧波失真儀或簡(jiǎn)單的方法來(lái)測(cè)量性能。注意，測(cè)量應(yīng)從低失真的信號(hào)源（如維恩橋振蕩器）開(kāi)始。

有關(guān)共射極放大器中的反饋機(jī)制及為什么需要發(fā)射極電阻，詳情查看 “閱讀全文”

一些想法

發(fā)射極旁路電容是決定放大器增益的幾個(gè)器件之一。共發(fā)射極放大器是基于負(fù)反饋原理運(yùn)作的。與運(yùn)算放大器不同的是，這里沒(méi)有“反饋線”。相反，反饋是通過(guò)晶體管中的電流實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，發(fā)射極電阻上產(chǎn)生的電壓會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與此相反的（負(fù)反饋）反應(yīng)，試圖關(guān)閉晶體管。發(fā)射極旁路電容在一定程度上可以調(diào)節(jié)反饋量，完全旁路發(fā)射極電阻時(shí)會(huì)得到最高增益。我們意識(shí)到電容電抗的重要性，當(dāng)電容電抗相對(duì)于發(fā)射極電阻較低時(shí)，旁路電容開(kāi)始起作用。

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