电路基础之共射放大电路的设计

想要大概了解共射放大电路的原理是很简单的，几行数学推导就可以了。但是想要真正涉及好一个共射放大电路却并不是容易的事，我们用前面的几篇文章讨论了共射放大器的基础问题，有了这些基础概念，就可以真正的设计电路了。这里来总结下共射放大器的设计步骤。

1、设计要求：

以下图的阻容耦合共射放大电路为例，对输入峰峰值为2V的1kHz正弦信号，负载100kohm，设计5倍放大电路。

2、设计思路和步骤

第一步：首先，必须选定供电电压VCC

电路中，供电电压高则功耗大，在可能的情况下大家应该不断的减小供电电压以实现低功耗。在放大电路中，最小的供电电压取决于输入信号的幅度和放大倍数。例如要把2Vpp的信号放大5倍，极限VCC也需要大于10.5V（0.5V为V_ces和V_Re）。供电电压余量越大设计压力越小，这里我们取常见的15V电压作为VCC。

第二步：设计Rc的取值

需根据负载电阻大小设定共射放大电路的输出阻抗Rc。电路中的电阻取值一定是有权衡考虑的，如果越大越好拍；不如开路，如果越小越好，不如短路。Rc越小输出阻抗越小，带上负载后放大倍数越稳定。但是Rc越小放大电路的静态功耗越大，即不带负载时“白白”消耗掉的功率。

综合考虑负载情况，设定为负载100kohm的十分之一，这样90%的电压就会加到负载上，对放大倍数影响不大；Rc=10kohm。

第三步：设计Re的取值

根据放大倍数公式，A=-Rc/Re，放大倍数为5，所以，Re=2kohm。

第四步：设计输入信号偏置电压的大小

共射放大电路是反向放大，所以输入信号的直流偏移越高，输出信号越偏下方；输入信号偏移越低，输出信号越偏上方。如无特殊要求，可将输出信号至于电源轨正中央的位置（这样可以获得最大不失真增益），如下图所示。

根据直流等效电路以及Vc=7.5V，可以反推出输入信号的直流偏移Vb。这里我们取偏置电压Vb=2.2V。

第五步：设计R1、R2的大小

由于15V分压得到2.2V，分压电阻的配比是无穷无尽的，当然越大的电阻功耗越低，输入阻抗越高。但是由于分压电阻网络还存在一个分支流过三极管的B极，所以R2必须小到可以忽略流过这个支路的电流才行，按beta=100来计算，支路的等效电阻为100*Re=200kohm。所以，这里选R2=20kohm，远小于支路等效电阻。

根据R2为20kohm，计算出R1=116kohm，116kohm在E24系列中没有，取最接近的R1为120kohm。这样会带来一点直流误差，但是由于VCC余量比较大，些许误差没有影响。

第六步：电解电容C1和C2的选择

电解电容必须对交流信号的阻抗接近0。换句话说，电解电容用多大才够，是和信号频率有关的。从滤波器的观点，电容C1和R1 || R2 || beta * Re构成了高通滤波器，只要保证高通滤波器截止频率低于信号频率的1/10就可以认为对输入信号阻抗为0，这里取C1=120nf。同样，电容C2与负载RL构成高通滤波器，只要保证高通滤波器截止频率低于信号频率的1/10就可以认为对输出信号阻抗为0，这里取C2=20nf。