共射极工作原理
电源 VCC=12V,直流工作点为 VCC/2=6V。电压增益 Av = −gm·RC(gm=IC/VT,VT≈26mV)。输出相对输入反相180°,当摆幅超过电源轨(0V/12V)时因饱和/截止而削波。暂停时,拖动滑块即可即时更新结果。
CE(共射极): 输出相对输入反相180°(Av<0)。当摆幅超过电源轨(0〜VCC)时,上侧因截止、下侧因饱和而削波。
由于 gm=IC/VT,增大 IC 或 RC 会提高增益,更容易发生削波。
小信号模型电压增益、输入输出阻抗、频率特性实时计算。共射、共基、共集极三种配置伯德图对比显示。
暂停时,拖动滑块即可即时更新结果。
CE(共射极): 输出相对输入反相180°(Av<0)。当摆幅超过电源轨(0〜VCC)时,上侧因截止、下侧因饱和而削波。
由于 gm=IC/VT,增大 IC 或 RC 会提高增益,更容易发生削波。
音频前级放大:麦克风等微弱信号源通常使用共射(CE)放大器作为第一级,利用其大电压增益将mV级信号放大到V级,再送入功率放大。
ADC驱动缓冲:高阻抗模拟信号源(如传感器、滤波器)经发射极跟随(CC)缓冲后,可直接驱动低阻抗ADC输入,避免分压损失。
RF低噪声放大器(LNA):共基(CB)配置因其良好的高频特性和噪声性能,广泛用于GHz级无线接收前端。
集成电路内部:运算放大器、比较器等模拟IC内部,共射对和共基级构成差分放大器对,是所有模拟集成电路的基本模块。
使用模拟器前需要理解小信号分析的前提条件。这个工具假定你已经设置好合理的直流工作点。比如集电极电阻RC过大会导致偏置点偏向饱和,此时交流分析就不适用了。在模拟器中试着把RC拖到很大,你会看到计算得出的利得与理论值出现较大偏差。
其次要了解现实中参数的变化范围。电流增益β不是固定值,同批芯片能相差5倍以上(比如2N2222的β范围是100~600)。设计时必须考虑最坏情况。类似地,工作电流IC会随温度、电源电压、负载变化。
第三,认识到模拟与现实的差距。这里用的是集中参数、理想器件的小信号模型。实际PCB中,印制线迹的寄生电感和分布容抗、芯片间的互感、电源纹波等都会破坏理想情景。因此高频电路的实测性能往往明显低于计算值。
共射阶段放大器:ICQ=10mA、β=150、RC=2.2kΩ、RL=10kΩ、VT=26mV,计算得跨导gm=IC/VT≒385mS、动态发射极电阻re=1/gm≒2.6Ω。电压增益|Av|=gm×(RC∥RL)=385m×1.80k≒694倍 → 20log₁₀(694)≒56.8dB(反相)。输入阻抗Zin≒rπ=β/gm≒0.39kΩ。输出阻抗Zout≒RC=2.2kΩ。寄生电容Cπ・Cμ会引入高频截止,可用增益带宽积GBW评估宽带性能