最近在学习三极管放大电路于是用 Multisim 搭了一个简单的共射极放大器。电路使用2N3904三极管电源电压为12 V。主要元件参数如下集电极电阻4.7 kΩ发射极电阻1 kΩ基极偏置电阻56 kΩ和10 kΩ负载电阻10 kΩ输入、输出电容10 μF发射极旁路电容 C3100 μF输入信号10 mVpk、1 kHz刚开始搭建时我把集电极电阻设成了1 kΩ发射极电阻设成了4.7 kΩ。这样会导致三极管电流太小集电极电压接近12 V不利于输出信号上下摆动。修改以后基极电压约为VB ≈ 12 × 10 / (56 10) ≈ 1.82 V发射极电压大约是1.1 V电流约为1 mA集电极静态电压处于67 V附近比较适合放大交流信号。运行仿真后可以看到输出信号的幅度明显变大而且与输入信号方向相反。这是共射极放大电路的典型特点。不过我发现输出波形的正、负最大值有一点不对称。断开 C3 后波形变得更加对称但放大倍数也明显下降了。这是因为 C3 会把发射极电阻对交流信号的作用旁路掉。在1 kHz下100 μF电容的容抗只有约1.6 Ω远小于1 kΩ的发射极电阻。因此接入 C3 后电路的交流负反馈减弱增益变大但三极管本身的非线性也会更加明显波形正、负峰值就可能略有差异。断开 C3 后发射极电阻重新产生负反馈所以波形更加对称代价是增益下降。如果想在增益和波形质量之间取得平衡可以把发射极电阻拆成220 Ω和820 Ω两部分只在820 Ω两端并联 C3。这样既能保留一部分增益也能利用220 Ω产生负反馈、减小失真。通过这次仿真我发现放大电路并不是增益越大越好。旁路电容可以提高增益但同时也会影响线性度。实际设计时需要在放大倍数和波形质量之间进行取舍。
