两张图说清楚共射极放大器为什么需要发射极电阻

文章概述

本文首先介绍了一个典型的共射极放大器，然后探讨了发射极旁路电容器的工作原理。我们将研究电容器对增益、失真和频率响应的影响，同时探讨部分旁路发射极电阻的优势。

共射极（CE）放大器中的发射极旁路电容器的作用是什么？

共射极（CE）放大器的发射极电阻是设定放大器增益的重要组件之一。它通过限制对放大器级的负反馈量来实现这一功能。简而言之，发射极旁路电容器通过抑制反馈来增加放大器的增益。
通过调整R4（图1所示），可以改变被旁路的发射极电阻的比例来实现这些目标。

你可以在MultisimLive上加载此电路的交互式仿真。

图1：典型的A类共射极放大器，使用 2N3904 晶体管。可变电阻R4设定发射极电阻的旁路比例。

增益演示

让我们首先观察发射极旁路电容器对放大器增益的影响。图2显示了在以10%的增量调整可变电阻R4时放大器的响应。可以看到，响应是非线性的，当C2直接连接到晶体管的发射极时，增益增加。该图还表明更高的增益伴随着更大的失真。

需要注意的是，图2是使用 Multisim live 的“参数”功能自动生成的。这个工具允许用户专注于某个组件并调整其数值。在此示例中，工具用于调整R4从0欧姆到140欧姆，且每个设置都会绘制相应的放大器输出。

图2：可变电阻R4调整后的放大器响应：绿色为输入，蓝色为输出。每条曲线代表给定电位器设置下的输出，每次增量为10%。最大增益和最大失真发生在C2直接连接到晶体管的发射极时。

技术贴士 :

直流偏置用于设定晶体管的工作点。R1、R2和R3设定了晶体管的静态（无信号）工作点。在此示例中，数值被选为在R3和晶体管集电极的连接处有大约一半的源电压。注意，直流偏置与C1、C2、C3和C4无关，这些组件仅与放大器的动态（交流）性能有关。

反馈的重要性

反馈和增益是本次讨论中的核心概念。如图2所示，发射极旁路电容器（图1中的C2）直接影响这两个参数。

负反馈的定义

负反馈对放大器性能有深远的影响。它使放大器更线性（更好的保真度）、更稳定、增加带宽，并减少噪声。这个性能提升是以牺牲增益为代价的。如图2所示，低增益（高反馈）配置将提供最佳的保真度。

技术贴士 :

作为一个设计练习，建议使用总谐波失真仪或简单的方法来测量性能。注意，测量应从低失真的信号源（如维恩桥振荡器）开始。

有关共射极放大器中的反馈机制及为什么需要发射极电阻，详情查看这里。

一些想法

发射极旁路电容是决定放大器增益的几个器件之一。共发射极放大器是基于负反馈原理运作的。与运算放大器不同的是，这里没有“反馈线”。相反，反馈是通过晶体管中的电流实现的。当晶体管导通时，发射极电阻上产生的电压会产生一个与此相反的（负反馈）反应，试图关闭晶体管。发射极旁路电容在一定程度上可以调节反馈量，完全旁路发射极电阻时会得到最高增益。我们意识到电容电抗的重要性，当电容电抗相对于发射极电阻较低时，旁路电容开始起作用。