关于共射极放大电路的阻抗分析

电路

在三极管电路中经常使用直流通路和交流通路分析电路，实际上就是运用了电路叠加定理分析电路，电路有两个“源”，一个直流供电电源，一个输入信号源。

直流通路：在直流电源作用下直流电流流经的通路，也就是静态电流流经的通路，用于研究静态工作点。

1）电容为开路

2）电感线圈视为短路

3）信号源视为短路，但是保留其内阻

前两个都比较好理解，电容隔直流，电感通直流，第三条是运用叠加定理，短路信号源，只分析直流作用下的电路工作状态。

交流通路：输入信号作用下交流信号流经的通路，用于研究动态参数。

1）容量大的电容视为短路

2）无内阻的直流源视为短路

第一条只要电容足够大，输入信号频率足够高，容抗就可忽略不计，电容视为短路。第二条也是运用叠加定理，短路直流电源，只分析交流信号源作用下的电路工作状态。不少人对直流短路分析很困惑，实际上直流电压源内阻非常小，单独分析信号源的时候，可以认为直流电源短路。实在不好理解，可以这么想，直流电压源的正极和GND之间有很多的电容，都是通交流的。

下面结合叠加定理分析以下输入阻抗：

左边虚线方框中模拟了一个有内阻信号源，内阻R3= 5K，输出信号连接到两个分压电阻。

先看一下输入输出波形：

红色（Channel B）输入波形是1V峰峰值的交流信号，紫色（Channel B）输出是带有2.5V直流分量，峰峰值为500mV的信号。

为什么出现这种情况呢，我们现在使用叠加定理计算：

1）只有直流VCC存在，直流不能通过C1，输出电压为R1和R2分压，Uout1如下：

将相应数值代入以上公式中得出Uout1 = 2.5V，相当一个直流偏置。因为C1的存在，使得这个分量和R3无关。

2）只有交流信号源存在，VCC接GND，C1对于交流信号相当于短路，输出电压相当于R1和R2并联然后和R3分压，Uout2如下：

将相应数值代入以上公式中得出Uout2 = 0.5Uin，Uin是峰峰值为1V的信号，所以Uout2是峰峰值为500mV的交流信号。根据叠加定理得出，这两个信号同时作用时的输出为两者之和，即：

Uout = Uout1（直流） + Uout2（交流）

从示波器上看就是带有2.5V直流分量，峰峰值为500mV的信号。输入交流信号被衰减了一半。这是由R3导致的，R3和后端输入电阻把输入信号分压。

从这里就可以看出，如果不想输入信号被衰减，需要使R3尽可能的小，R1//R2尽可能的大，在这里R1和R2的并联值为后端网络的输入阻抗。

所谓输入阻抗是对输入信号来说，也就是对输入信号的阻碍，和直流偏置没有关系。因此输入阻抗为R1//R2。

再来看共射极放大电路：

这个电路前面文章介绍过，这是个放大倍数为两倍的电路。三极管的基极电流很小，可以忽略不计，或者认为三极管的出入阻抗很大和R2并联后接近R2，因此共射放大电路的输入阻抗就是R1和R2并联。

现在我们来验证一下，给信号源增加一个内阻R3，R3=17K≈R1//R2，输入信号源为1KHz，峰峰值200mV，查看现象。

首先测量三极管基极波形，发现输入信号被衰减了一半，变为100mV峰峰值，由此可见共放大电路的输入阻抗就是R1和R2并联值。

输入输出波形相位相反，幅值相同，即放大倍数是1，而不是原来的2倍。因为信号源被衰减了。

输出阻抗：

因为三极管是个流控流型的器件，因此可以看做一个恒流源，只是这个恒流源的电流随输入信号变而变化。这个恒流源不太好理解，我们结合仿真，说一下，下图中输入峰峰值200mV的信号，测量各个支路交流峰峰值如下，这里不管怎么调节负载电阻RL，集电极电流不变，且负载电流和Rc电流之和等于集电极电流。说明集电极电流不随负载变化而变化，三极管等效为恒流源。

直流通路只是提供了一个偏置电压，我们只分析交流通路即可，如下是交流通路等效电路。

我们都知道恒压源的内阻可以看做是0，恒流源的内阻可以看做无穷大，射极电阻Re相对恒流源的无穷大电阻可以忽略不计，因此共射极放大电路的输出阻抗是Rc//∞，即，Rc。当给以上电路增加一个负载电阻RL=Rc，由于恒流源的电流不变，因此流过Rc的电流减半，导致输出电压减半。

上图中输入峰峰值200mV，输出只有50mV，这是因为输入信号被衰减了一半，放大倍数为两倍，输出又被衰减了一半，因此此电路输出只有峰峰值50mV。