关于三极管共射极放大电路的基本分析方法(见附录1)，我们之前有聊过。本文重点与大家分享下电路的性能分析，尤其电路的频率响应与选频特性，还是非常有趣的。主要内容有：
- 输入输出电阻
- 通频带
- 如何提高放大倍数
- 1节5号电池可以放大电路吗？
- 158MHz频带调谐放大电路，FM接收机
图1为共射极放大电路。
图1 共射极放大电路图
“黑盒子”
如果我们把放大电路用一个盒子盖起来，只留出输入与输出端，那么任何一个放大电路均可看成一个两端口网络。
左边为输入端口，当内阻为Rs的正弦波信号源Vs作用时，放大电路得到输入电压Vi，同时产生输入电流Ii；
右边为输出端口，输出电压Vo，输出电流Io，RL为负载电阻。
不同放大电路在Vs和RL相同的条件下，Ii、Vo、Io将不同，说明不同放大电路从信号源索取的电流不同，且对同样信号的放大能力也不同；
同一放大电路在幅值相同、频率不同的Vs作用下，Vo也将不同，即对不同频率的信号同一放大电路的放大能力也存在差异。
输入与输出电阻
图2 输入电阻的定义
输入电阻Ri是从放大电路输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压有效值Vi和输入电流有效值Ii之比：
Ri = Vi / Ii (公式1)
那么我们在输入电路图1中串联万用表XMM1，设置为交流-电流档；并联万用表XMM2，设置为交流-电压档，那么可以测得该电路的输入电阻。
图2 输入电阻的测量
万用表XMM1示数，电流有效值20.267μA；
万用表XMM2示数，电压有效值349.973μA；
所以输入电阻等于17.27Ω；
图3 输入电阻测量，万用表读数
而在实际的电路中，放大电路图1的输入阻抗为R1与R2的并联R1//R2。
(因为一般认为电源的阻抗为0Ω；晶体管的基级电流极小，所以晶体管本身的输入阻抗可以看成非常大)
偏置电路R1和R2的并联值，100kΩ//22kΩ约等于18kΩ。这个值与实际电路测量值17.27Ω基本一致。
电容C1和C2是将基级和集电极的直流电压隔离，仅让交流成分通过的耦合电容。
如图4所示，电容C1和输入阻抗，电容C2和连接的输出端负载电阻RL分别形成高通滤波器，仅让高频通过的滤波器。
图4 输入与输出端的高通滤波器
电容C1形成的高通滤波器截止频率为fc，
fc = 1/2πRC = 1/2π*10μF*18kΩ ≈ 0.9Hz (公式2)
电容C2与输出端负载形成的高通滤波器的截止频率fe，会因输出端接有不同的负载电阻而发生变化。所以在设计电路的过程中，预先考虑该电路要接入什么样的负载是至关重要的。
图5 输出电阻的定义
Vo为带负载后输出电压的有效值，
Vo = RL/(Ro+RL) * Vo’ (公式3)
输出电阻
Ro = (Vo’/Vo - 1) * RL (公式4)
只要获取了Vo’和Vo的值，就可以得出输出电阻了。从输出电阻表达式中，我们也可以看出Ro越小，负载电阻RL变化时Vo的变化越小，称为放大电路的带负载能力越强。
实际电路图6中可以这样测算，输出电路先开路，也就是不接负载，连接万用表XMM2，设置成交流-电压档，可以测到电压Vo’=1.716V；
图6 测量输出电阻，开路
然后接入负载RL=10kΩ，在接入万用表，设置成交流-电压档，测得电压Vo=0.859V，再通过公式(4)求得输出电阻Ro≈10kΩ；
图7 测量输出电阻，接入负载RL，看下输出电压的变化
可以看出输出电阻Ro与电路中的Rc阻值一致，这并不是巧合；因为，如果我们把晶体管看作为电流源，(即使负载变化，其电流也是不改变的)
那么可以认为电流源内部阻抗无限大∞，所以由输出端看到的阻抗(即输出阻抗)为RC本身。
图8 晶体管看作电流源，输出电阻为RC
简要总结如下(在一般情况下)晶体管共射极放大电路的输入电阻为偏置电路R1与R2的并联，输出电阻为RC；
耦合电容C1与C2分别在输入与输出端与偏置电阻、RC构成了高通滤波器。
通频带
通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。
由于放大电路中电容、电感及半导体器件结电容等电抗元件的存在，在输入信号频率较低或较高时，放大倍数的数值会下降并产生相移。
一般情况下，放大电路只适用于放大一个特定频率范围内的信号。
图9 电路图1的频率响应
图9是电路图1的频率响应曲线。
中间一段比较稳定，达到13.81dB(约4.9倍，与理论值5倍几乎一致)
20log(4.9)≈13.81dB定义放大倍数下降3个dB，就是截止频率。
那么低频截止频率fc1 = 0.8Hz；高频截止频率为fch = 1MHz
如何提高放大倍数
如果想要提高该电路图1的放大倍数，我们可以变动RC和RE吗？
前面的介绍中，我们知道RC和RE比值，决定了放大倍数Au。
但是，它们俩也同时决定了电路的静态工作点。
如果想要不破坏电路的直流静态工作点，又想加个“元件”提高放大倍数，那很容易想到的元件就是——“电容”。
因为电容阻直流，通交流，不会影响直流静态工作点。
图10 发射极并联电容
如图10所示，把发射极电阻RE侧分成2个，一个R=330Ω，一个RE’=1.6kΩ，保证静态总和仍为2kΩ。
在RE’边并联电容C=100μF，保证交流状态下直接把RE’短路。
Au = 10kΩ / 330Ω = 30 (公式5)
如果没有电阻R，用电容C直接并联RE，那么交流发射极电阻几乎为0。从计算角度来看，此时交流放大倍数应该为∞。
但是，很明显不可能。
实际上放大倍数受到hFE，hIE的影响。hFE为共射极电流放大系数，hIE为晶体管输入阻抗的常数。
在共射极放大电路中，能够实现的最大放大倍数为hIE。
1节5号电池可以放大电流吗？
当然可以，我们把电路中的Vcc换成5号电池。
一节5号电池的电压为1.5V。
图11 1节5号电池的放大电路图
VCC设置成12V，这并不是常见，至少相比手头上只有1节5号电池来的常见。
在偏置电路上加一个二极管，二极管正向导通压降为0.6V。
把Vcc换成电池，还要使三极管工作在放大状态，那么三极管基级-发射极必须正向导通，VBE必须得到保证。
这就是增加一个二极管的作用，二极管一旦导通后，其压降0.6V保持不变。即使电池电压下降，也能确保晶体管的VBE能够进行放大工作。
158MHz频带调谐放大电路
现在有3节电池，利用这个电路可以实现无线收发、FM接收机的应用。
该应用涉及到了RF级别，所以实际的电路装配要十分小心。
图12 高频放大电路
把电路图1中的集电极换成LC并联谐振电路。
那么在谐振频率fo处，阻抗就会无穷大∞；在其他频率处，阻抗变小。
我们知道集电极的阻抗很大，那么有利于放大倍数。
(谐振电路的阻抗，即集电极负载电阻，与发射极电阻之比，决定电路的增益)
所以电路的频率响应与谐振电路曲线相似。仅对在调谐频率fo附近的信号进行选择放大。
理论计算：
fo = 1 / 2π√LC =140 MHz (公式6)
那么实际的电路呢，这里三极管选择了2SC3733，我们来看图13
图13 图12的频率响应
和预期的一致，不过电路在158MHz增益最大，与理论计算的140MHz有出入。
主要原因应该是三极管选择与电感的问题。很多书上给出的都是2SC2671，班长没有试验过，实验过的读者可以告诉我。
附录1：1秒看出电路放大倍数？晶体管放大电路设计，参数选择就这么简单
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关于共射极放大电路，就是这么一个大家认为最简单的电路，还有很多种变法：包括信号发生器、低通滤波器、高频增强、高频放大等等。
大家很难精通、记住每一个电路，所以建议大家掌握直流+交流、高频+低频的分析方法，这样在应用或者DIY的过程中，就可以上手很快。
