單管共射放大電路性能分析

摘 要：在單管放大電路中，靜態工作點穩定與否，不僅影響輸出波形是否失真，而且對放大電路的動態性能產生重大影響。文章分析了基本固定偏置放大電路和分壓式偏置放大電路的靜態工作點和動態性能。只有弄清不同電路的特點，才能在實際中兼顧靜態工作點和動態性能，從而達到最好的效果。

關鍵詞：共射放大電路；性能；分析

引言

在單管放大電路中，靜態工作點穩定與否，不僅影響輸出波形是否失真，而且對放大電路的動態性能產生重大影響。基本固定偏置放大電路結構簡單，但靜態工作點穩定性差；分壓式偏置放大電路因其能自動穩定靜態工作點而得到廣泛的應用，但不同的分壓式偏置放大電路動態性能不盡相同，只有弄清不同電路的特點，才能兼顧靜態工作點和動態性能，以達到最好的效果。

1 基本固定偏置放大電路

1.1 電路組成

該電路由晶體管、直流電源、基極偏置電阻、集電極電阻和耦合電容組成，如圖1所示。當直流電源和基極偏置電阻固定時，晶體管的靜態工作點就固定，固定式偏置電路因此得名。

1.2 靜態工作點

該電路結構簡單，通過設置合適的電源電壓和偏置電阻可得到較為合適的靜態工作點。但當環境溫度升高時，集電極電流會增大，放大電路的靜態工作點就會移動飽和區，這樣放大電路就不能正常工作。所以基本固定偏置放大電路雖然結構簡單，但是靜態工作點不穩定，因此只能用在環境溫度變化不大，穩定性要求不高的場合。

當溫度變化時，想自動穩定靜態工作點，常用的是分壓式偏置放大電路。

2 分壓式偏置放大電路

2.1 電路組成

偏置電路由RB1、RB2和RE組成，其中RB1為上偏置電阻，提供基極偏流IBQ，RB2為下偏置電阻，RE為發射極電阻，起電流負反饋作用，因為三極管的基極偏置電壓UB由電阻RB1和RB2分壓提供，因此叫分壓式偏置放大電路。電路如圖2所示。

2.2 穩定靜態工作點原理

在設計電路時，為保證靜態工作點的穩定，要求I1>>IBQ，對于硅三極管，一般I1=（5～10）IBQ。由電路分析可得I1≈I2，發射結的正偏電壓UBEQ=UB-IEQRE，基極電位UBUCC，當溫度上升時，由于ICQ（IEQ）的增加，在RE上產生的壓降IEQRE也要增加，[1]由UB的計算式可知，UB固定不變，因此發射結的正偏電壓UBEQ減小，IBQ隨之減小，從而牽制ICQ的增大，這樣通過自動調節的過程就穩定了靜態工作點。RE越大，靜態工作點穩定性就越好。

2.3 動態性能

研究放大電路，除了要保證放大電路具有合適的靜態工作點外，更重要的是還要研究其放大性能。[2]根據放大電路的微變等效電路可得分壓式偏置放大電路的電壓放大倍數為Au=-，輸入電阻ri=RB1//RB2//[rbe+（1+β）RE]，輸出電阻ro=RC。

而基本固定式偏置放大電路的電壓放大倍數為Au=-，輸入電阻ri=RB//rbe，輸出電阻ro=RC。

與基本固定式放大電路相比，分壓式偏置放大電路的電壓放大倍數降低了，但輸入電阻增大了，輸出電阻不變。

為了解決穩定靜態工作點和電壓放大倍數下降這一矛盾，通常在電阻RE上并聯一個大電容CE，如圖3所示。因為電容有隔直流通交流的作用，所以并聯電容CE后，電路不僅能穩定靜態工作點，而且電壓放大倍數比并聯電容前提高了，電壓放大倍數的公式和基本固定式偏置放大電路一樣。但是并聯電容CE后，輸入電阻的公式變為ri=RB1//RB2//rbe，與并聯電容前相比，輸入電阻減小了。

在實際應用中，我們既想得到穩定的靜態工作點，又想得到較高的電壓放大倍數和輸入電阻，為此可把分壓式偏置電路中的發射極電阻RE用兩個電阻RE1和RE2串聯代替，并且只讓RE2與電容CE并聯。另外讓RE1取值幾十至幾百歐姆，RE2取值幾千歐以上，這樣在靜態分析時，發射極電阻等于兩個電阻之和，而在動態分析時，發射極電阻只等于RE1，電壓放大倍數的公式變為：Au=-， 輸入電阻的公式變為：ri=RB1//RB2//[rbe+（1+β）RE1]，由上述分析可以看出，雖然電壓放大倍數有少量降低，但是輸入電阻卻提高了不少。[3]

綜上所述，與基本固定式偏置放大電路相比，改進后的分壓式偏置放大電路不僅靜態工作點穩定，而且動態性能又好，因此分壓式偏置放大電路得到了更為廣泛的應用。

參考文獻

[1]袁明文，謝廣坤.電子技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2013：39.

[2]黃冬梅.電子技術[M].北京：中國輕工業出版社，2011：32.

[3]張健.淺談單管共射放大電路靜態工作點的穩定問題[J].科技信息，2009（32）：97.

作者簡介：李新（1966，8-），女，河南省社旗縣人，河南工業貿易職業學院，高級講師，碩士學位，主要研究方向：電工電子。