共射放大电路顶部失真是截止还是饱和_同相放大电路的输入阻抗

1 共射放大电路的饱和现象

图1的参数是精心设计过的，它保证了三极管始终工作在放大区（也就是一直满足ic=βib）。本节我们将设计另一些例子，让三极管不总是能工作在放大区。

图1 带直流偏置的共射放大电路仿真

我们回到输出波形，uO的最小值低于0V会怎样？如何调整给定参数可以观测到这样的现象呢？

设输入信号ui=3+sinωt，则：

（1）
从式（1）看出，uo最大值为8.5V，而最小值为-1.5V。但即使是理想情况下（不考虑UCES以及URE，输出电压uO的波形）只能是如图2所示，绝对无法得到负电压。
所谓“饱和”失真，就是三极管RCE已经减到最小，仍然无法满足人类欲望（式（1）中uO最小值期望-1.5V），于是信号看起来就“削底”的现象。

图2 三极管放大电路的饱和失真

通过用TINA仿真，可以进一步修正以上分析，TINA波形如图3所示：

图3 共射放大电路饱和失真的TINA仿真

由于RE上分压URE的存在，uO的输出电压还受URE的钳位，即不可能低于URE，从而URE电压通常表现为uI-0.7V。
当三极管饱和时（在TINA仿真中UCES近似为0），UC（也就是uO）的电压就近似等于VE电压，于是就有了图3中uO与uI形状相似的那一部分（差0.7V的UBE）。

与饱和失真相对应的是截止失真，式（1）中输出信号uO的最大值高于VCC会怎样？如何调整给定参数可以观测到这样的现象呢？

图4 三极管放大电路的截止失真

用TINA仿真得到的波形如图5所示：

图5 共射大电路截止失真的TINA仿真

实际电路对不同频率信号的阻抗和电位是不一样的。参考图6所示的电压源电路，对于直流电来说，AB两点的电位当然不同，相差一个VCC。但对于交流电来说，AB的交流电位却是相等的。

图6 直流电源的电位

分析电路的输入输出阻抗是十分有必要的，部分反映了电路性能的优劣。放大电路中的输入输出阻抗如无特别说明都是针对交流信号而言的。对于通常的电压信号，电路的输入阻抗大、输出阻抗小是性能优异的表现。

图7 带直流偏置的共射放大电路

图7共射放大电路输入阻抗的等效电路可以等效为图8所示电路：

交流等效电路中不存在VCC，R1和R2等同于并联接地。
另一个支路只能等效阻抗为RE’，另外由图8（b）求解。
参考图8（b），可以推导出等效阻抗RE’为：

（3）
综合考察三个支路，总的输入阻抗为式（4）

（4）
式（4）说明，除去提供直流偏置所需的电阻R1和R2外，由于RE被放大β倍才等效作用到输入端，所以共射放大电路的输入阻抗是比较大的，这是其优点。

图8 共射放大电路阻抗示意图

求解共射放大电路的输出阻抗很简单，如图9所示：

图9 共射放大电路输出阻抗计算电路

空载时，电路的放大倍数为Av=-Rc/Re。
带上RL时（设RL=RC），由于电解电容对交流短路，所以RL与RC是并联关系。因此电路的放大倍数变为式5，降低为空载时的一半。根据输出阻抗的定义可知，输出阻抗的大小就是RC。
（式5）
由于功耗等原因，RC一般最少在1kΩ数量级，所以共射放大电路的输出阻抗特性是不太理想的（带不动小电阻的重负载）。

如图10所示，三极管存在结电容CBC和CBE，它们与基极体电阻r，构成低通滤波器。

对于电容CBE构成的低通滤波器，无法避免且还不算太冤。
而由CBC构成的低通滤波器，却由于共射放大电路的接法而会倍增低通效果。
CBC的另一端交流电位实际是-AvI，这样一来加载在CBC两端的电压就是（1+A)vI，可以看做CBC的实际效果是（1+A）CBC，这就是密勒效应。（A=|vO/vI|）
密勒效应使得共射放大电路的带宽最窄，频率特性最差（不能放大高频信号）。