電路基礎之共射放大電路的設計

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定。但是Rc越小放大電路的靜態功耗越大，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。