一、基本共射放大电路的组成及各元件的作用

图2.2.1所示为基本共射放大电路，晶体管是起放大作用的核心元件。输入信号$\dot{U_i}$为正弦波电压。当$u_i=0$时，称放大电路处于静态。在输入回路中，基极电源$V_{BB}$使晶体管b-e间电压$U_{BE}$大于开启电压$U_{on}$，并与基极电阻$R_b$共同决定基极电流$I_B$；在输出回路中，集电极电源$V_{CC}$应足够高，使晶体管的集电结反向偏置，以保证晶体管工作在放大状态，因此集电极电流$I_C=\beta I_B$；集电极电阻$R_c$上的电流等于$I_C$，因而其电压为$I_C{R}_c$，从而确定了c-e间电压$U_{CE}=V_{CC}-I_C{R}_c$。
当$u_i$不为0时，在输入回路中，必将在静态值的基础上产生一个动态的基极电流$i_b$；当然，在输出回路就得到动态电流$i_c$；集电极电阻$R_c$将集电极电流的变化转化成电压的变化，使得管压降$u_{CE}$产生变化，管压降的变化量就是输出动态电压$u_o$，从而实现了电压放大。直流电源$V_{CC}$为输出提供所需能量。
由于图2.2.1所示电路的输入回路与输出回路以发射极为公共端，故称之为共射放大电路，并称公共端为“地”。

二、设置静态工作点的必要性

1、静态工作点

在放大电路中，当有信号输入时，交流量与直流量共存。将输入信号为零、即直流电源单独作用时晶体管的基极电流$I_B$、集电极电流$I_C$、b-e间电压$U_{BE}$、管压降$U_{CE}$称为放大电路的静态工作点Q（Quiescent），常将四个物理量记作$I_{BQ}$、$I_{CQ}$、$U_{BEQ}$、$U_{CEQ}$。在近似估算中常认为$U_{BEQ}$为已知量，对于硅管，取$|U_{BEQ}|$为0.6V ~ 0.8V中的某一值，如0.7V；对于锗管，取$|U_{BEQ}|$为0.1V ~ 0.3V中的某一值，如0.2V。
在图2.2.1所示电路中，令$\dot{U_i}=0$，根据回路方程，便可得到静态工作点的表达式$$\{\begin{array}{c}{I}_{BQ}=\frac{V_{BB}-U_{BEQ}}{R_b}(\mathrm{2.2.1}a)\\ I_{CQ}=\overline{\beta }{I}_{BQ}=\beta I_{BQ}(\mathrm{2.2.1}b)\\ U_{CEQ}=V_{CC}-I_{CQ}{R}_c(\mathrm{2.2.1}c)\end{array}$$

2、为什么要设置静态工作点

既然放大电路要放大的对象是动态信号，那么为什么要设置静态工作点呢？为了说明这一问题，不妨将基极电源去掉，如图2.2.2所示，电源$+V_{CC}$的负端接“地”。在图2.2.2所示电路中，静态时将输入端A与B短路，必然得出$I_{BQ}=0$、$I_{CQ}=0$、$U_{CEQ}=V_{CC}$的结论，因而晶体管处于截止状态。当加入输入电压$u_i$时，$u_{AB}=u_i$，若其峰值小于b-e间开启电压$U_{on}$，则在信号的整个周期内晶体管始终工作在截止状态，因而$U_{CE}$毫无变化，输出电压仍为$V_{CC}$；即使$u_i$的幅值足够大，晶体管也只可能在信号正半周大于$U_{on}$的时间间隔内导通，所以输出电压必然严重失真。
对于放大电路的最基本要求，一是不失真，二是能够放大。如果输出波形严重失真，所谓“放大”毫无意义。因此，设置合适的静态工作点，以保证放大电路不产生失真是非常必要的。
需要注意到是，Q点不仅影响电路是否会产生失真，而且影响着放大电路几乎所有的动态参数。

三、基本共射放大电路的工作原理及波形分析

在图2.2.1所示的基本放大电路中，静态时的$I_{BQ}$、$I_{CQ}$、$U_{CEQ}$如图2.2.3(b)($c$)中虚线所标注。当有输入电压时，基极电流是在原来直流分量$I_{BQ}$的基础上叠加一个正弦交流电流$i_b$，因而基极总电流$i_B=I_{BQ}+i_b$，见图2.2.3(b)中实线所画波形。根据晶体管基极电流对集电极电流的控制作用，集电极电流也会在直流分量$I_{CQ}$的基础上产生一个正弦交流电流$i_c$，而且$i_c=\beta i_b$，集电极总电流$i_C=I_{CQ}+\beta i_b$。集电极动态电流$i_c$在集电极电阻$R_c$上产生一个与$i_c$波形相同的交变电压。而由于$R_c$上的电压增大时，管压降$u_{CE}$必然减小；$R_c$上的电压减小时，$u_{CE}$必然增大，所以管压降是在直流分量$U_{CEQ}$的基础上叠加上一个与$i_c$变化方向相反的交变电压$u_{ce}$。管压降总量$u_{CE}=U_{CEQ}+u_{ce}$，见图2.2.3($c$)中实线所画波形，将管压降中的直流分量$U_{CEQ}$去掉，就得到一个与输入电压$u_i$相位相反且放大了的交流电压$u_o$，如图2.2.3(d)所示。
由以上分析可知，对于基本共射放大电路，只有设置合适的静态工作点，使交流信号驮载在直流分量之上，以保证晶体管在输入信号的整个周期内始终工作在放大状态，输出电压波形才不会产生非线性失真。基本共射放大电路的电压放大作用是利用晶体管的电流放大作用，并依靠$R_c$将电流的变化转化成电压的变化来实现的。

四、放大电路的组成原则

1、组成原则

组成放大电路时必须遵循以下几个原则。
（1）必须根据所用放大管的类型提供直流电源，以便设置合适的静态工作点，并作为输出的能源。对于晶体管放大电路，电源的极性和大小应使晶体管发射结处于正向偏置，且静态电压$U_{BEQ}$大于开启电压$U_{on}$，以保证晶体管工作在导通状态；集电结处于反向偏置，以保证晶体管工作在放大区。对于场效应管放大电路，电源的极性和大小应为场效应管的栅-源之间、漏-源之间提供合适的电压，从而使之工作在恒流区。
（2）电阻取值得当，与电源配合，使放大管有合适的静态工作电流。
（3）输入信号必须能够作用于放大管的输入回路。对于晶体管，输入信号必须能够改变基极与发射极之间的电压，产生$\Delta u_{BE}$，从而改变基极或发射极电流，产生$\Delta i_B$或$\Delta i_E$。对于场效应管，输入信号必须能够改变栅-源之间的电压，产生$\Delta u_{GS}$。这样，才能改变放大管输出回路的电流，从而放大输入信号。
（4）当负载接入时，必须保证放大管输出回路的动态电流（晶体管的$\Delta i_C$、$\Delta i_E$或场效应管的$\Delta i_D$、$\Delta i_S$）能够作用于负载，从而使负载获得比输入信号大得多的信号电流或信号电压。

2、常见的两种共射放大电流

根据上述原则，可以构成与图2.2.1不尽相同的共射放大电路。
在实用放大电路中，为了防止干扰，常要求输入信号、直流电源、输出信号均有一端接在公共端，即“地”端，称为“共地”。这样，将图2.2.1所示电路中的基极电源与集电极电源合二为一，并且为了合理设置静态工作点，在基极回路又增加一个电阻，便得到图2.2.4所示的共射放大电路。由于图2.2.1和2.2.4所示电路中信号源与放大电路，放大电路与负载电阻均直接相连，故称为“直接耦合”。
将图2.2.4所示电路的输入端短路便可求出静态工作点。$$\{\begin{array}{c}{I}_{BQ}=\frac{V_{CC}-U_{BEQ}}{R_{b2}}-\frac{U_{BEQ}}{R_{b1}}(\mathrm{2.2.2}a)\\ I_{CQ}=\overline{\beta }{I}_{BQ}=\beta I_{BQ}(\mathrm{2.2.2}b)\\ U_{CEQ}=V_{CC}-I_{CQ}{R}_c(\mathrm{2.2.2}c)\end{array}$$需要注意，$R_{b1}$是必不可少的。若$R_{b1}=0$，则静态时，由于输入端短路，$I_{BQ}=0$，晶体管将截至，电路不可能正常工作。$R_{b1}$、$R_{b2}$的取值与$V_{CC}$相配合，才能得到合适的基极电流$I_{BQ}$，合理的选取$R_c$，才能得到合适的管压降$U_{CEQ}$。有输入信号时的波形分析如图2.2.3所示。
当输入信号作用时，由于信号电压将在2.2.1所示电路中的$R_b$和图2.2.4所示电路中的$R_{b1}$上均有损失，因而减小了晶体管基极与发射极之间的信号电压，也就会影响电路的放大能力。图2.2.5(a)所示电路既解决了“共地”问题，又使一定频率范围内的输入信号几乎毫无损失地加到放大管的输入回路。图中电容$C_1$用于连接信号源与放大电路，电容$C_2$用于连接放大电路与负载。在电子电路中起连接作用的电容称为耦合电容，利用电容连接电路称为阻容耦合，图2.2.5(a)所示电路为阻容耦合共射放大电路。由于电容对直流量的容抗无穷大，所以信号源与放大电路、放大电路与负载之间没有直流量通过。耦合电容的容量应足够大，使其在输入信号频率范围内的容抗很小，可视为短路，所以输入信号几乎无损失地加在放大管的基极与发射极之间。可见，耦合电容的作用是“隔离直流，通过交流”。令输入端短路，可以求出静态工作点。$$\{\begin{array}{c}{I}_{BQ}=\frac{V_{CC}-U_{BEQ}}{R_b}(\mathrm{2.2.3}a)\\ I_{CQ}=\overline{\beta }{I}_{BQ}=\beta I_{BQ}(\mathrm{2.2.3}b)\\ U_{CEQ}=V_{CC}-I_{CQ}{R}_c(\mathrm{2.2.3}c)\end{array}$$电容$C_1$上的电压为$U_{BEQ}$，电容$C_2$上的电压为$U_{CEQ}$，方向如图2.2.5(a)中所标注。由于在输入信号作用时，$C_1$上电压基本不变，因此可将其等效成一个电池，如图2.2.5(b)所示。这样，放大管基极与发射极之间总电压为$U_{BEQ}$与$u_i$之和。$u_i$、$i_B$、$i_C$、$u_{CE}$、$u_o$的波形分析如图2.2.3所示。应当注意，输出电压$u_o$等于集电极与发射极之间总电压减去$C_2$上的电压$U_{CEQ}$，所以$u_o$为纯交流信号。

【例2.2.1】现有一个直流电源，试用一只PNP型管组成共射放大电路。
解： 在放大电路中，直流电源一方面设置合适的静态工作点，另一方面作为负载的能源。为使晶体管导通，发射结应正偏，因而PNP型管的发射极应接电源的正极，而基极应接电源的负极；且为了限制基极电流，基极回路应加电阻$R_b$，如图2.2.6(a)所示。为使晶体管工作在放大状态，集电结应反偏，因而PNP型管的集电极应接电源的负极；且为了将集电极电流的变化转化为电压的变化，集电极应通过电阻$R_c$接电源的负极，如图(b)所示。为了使输入信号驮载在b-e静态电压之上，则应在晶体管基极与信号源之间加一个电阻或电容，如图($c$)、(d)所示；图($c$)电路的输入端为直接耦合方式，图(d)电路的输入端为阻容耦合方式；它们的输出端均采用了直接耦合方式，也可以采用阻容耦合方式。