共射極（Common Emitter，或簡稱 CE）放大器的射極電阻器是用於設定放大器級增益的幾個關鍵組件之一。它透過限制施加到放大器級的負回授量來執行此操作。簡而言之，射極旁路電容器透過抑制回授來增加放大器的增益。
本工程簡介介紹了具有代表性的共射極，然後探討了射極旁路電容器的工作原理。我們將探討電容器對增益、失真和頻率響應的影響。我們也將探討部分旁路射極電阻的好處。這是透過調整 R4（如圖 1 所示）來改變被旁路的射極電阻（自身）的比例來實現的。
您可以在 Multisim Live 上載入該電路的互動式仿真。
圖 1：採用 2N3904 電晶體的代表性 A 類 CE 放大器。可變電阻器 R4 設定要旁路的射極電阻器的比率。
增益演示
讓我們透過觀察射極旁路電容器對放大器增益的影響來開始我們的探索。圖 2 顯示了當可變電阻器 R4 以 10% 的增量調整時放大器的響應。觀察到，由於 C2 直接連接到電晶體的射極，響應隨著增益的增加而呈現非線性。該圖還表明，較高的增益與增加的失真有關。
請注意，圖 2 是使用 Multisim live 的「參數」功能自動產生的。該工具允許使用者將注意力集中在某個組件上，然後更改該值。在此範例中，該工具用於在 0、14、28、42 Ω 等範圍內調整 R4，直到達到完整的 140 Ohm。對於每個設置，它都會繪製相應的放大器輸出。
圖 2：調整可變電阻器 R4 時放大器的反應：綠色輸入，藍色輸出。每條曲線代表給定電位器設定的輸出，每 10% 增量都有一條曲線。當 C2 直接連接到電晶體的射極時，會出現最高增益和最大失真。
技術提示：回想一下，直流偏壓用於設定電晶體的工作點。由電阻器 R1、R2 和 R3 建立的電壓設定電晶體的靜態（無訊號）工作點。在此範例中，選擇的值應使大約一半的源電壓出現在 R3 和電晶體集電極的連接處。請注意，直流偏壓與 C1、C2、C3 和 C4 無關。這些組件與擴大機的動態（AC）性能有關。
回授的重要性
回授和增益是本次討論的核心概念。如圖 2 所示，射極旁路電容器（圖 1 中的 C2）直接影響這兩個參數。
回授的定義
負回授對擴大機性能有著深遠的影響。回授使擴大機更加線性（提高保真度）、更加穩定、增加頻寬並降低擴大機的雜訊。這種性能的提高是以收益為代價的。如圖 2 所示，較低增益（高回授）配置將提供最佳保真度。
技術提示 作為設計練習，我們鼓勵您使用總諧波失真計或此處概述的簡單程序來測量效能。觀察到測量從低失真訊號源（例如文氏電橋振盪器）開始。
共射極放大器中的回授機制
負回授通常透過運算放大器或控制系統（例如 PID）來探索。在這兩種情況下，我們都可以輕鬆識別輸出訊號回授到輸入的物理回授線。
共射極放大器的回授機制很微妙，因為沒有物理電線。相反，我們需要從電流和電壓的角度來考慮這個問題。為了方便對話：
- 假設電晶體的輸出訊號定義為集電極電流。
- 請注意，集電極電流耦合（反授）到射極。
- 請注意，電晶體的基極是否透過 R1 和 R2 有效地固定在直流偏壓上
- 暫時去除旁路電容C2
要了解回授機制，請考慮集電極電流增加時會發生什麼。集極電流耦合到射極電流，導致 R4 電壓相應上升。當我們考慮固定的 R1 和 R2 偏壓時，電晶體增加的電流會導致其自行關閉。這種特性稱為退化回授。
此時我們可以考慮旁路電容 C2 的操作。安裝後，此電容器會破壞回授機制。它有效地將射極電壓固定（交流接地）至射極靜態電壓。由於 R4 上的電壓穩定，因此回授機制被禁用。
技術提示：先前關於禁用回授機制的聲明過於簡單化，因為它沒有考慮電晶體的固有射極電阻。這個內部電阻被親切地稱為小電阻 r_e, 是溫度和射極電流的函數。計算公式為：
r_e = \dfrac{25 mV}{I_E} 其中 25 mV 是半導體的熱電壓。
也許改天我們可以探討這個重要的計算及其對電晶體增益的影響。現在，我們知道 r_e 是確定放大器增益限制的機制的重要組成部分。
為什麼需要射極電阻？
在理想的設定中，我們可以消除射極電阻。然而，在現實世界中，我們很快就發現並非所有電晶體都是一樣的。例如，工作電流為 10mA 的 2N3904BU 的直流增益參數 (H_{FE})可以在 100 到 300 之間變化。
射極電阻器提供回授機制，以減輕各個電晶體的變化並減輕溫度的變化。這是一種穩定電晶體的自調節回授機制。
請注意，此直流回授機制與動態交流回授有關。然而，它們並不相同，如下一節所示。
射極旁路電容器的建議尺寸是多少？
作為起點，對於所需的最低頻率，射極旁路電容器的電抗應為射極電阻器的電抗的 1/10。例如，假設圖 1 中的電路服務於截止頻率為 20Hz 的音頻放大器。我們計算電容值如下：
X_C = \dfrac{1}{2\pi fC} = 14 = \dfrac{1}{2 \pi 20 C}
所得電容值約 470uF。
圖 3 和圖 4 顯示了當旁路電容器分別設定為 100 和 1uF 時放大器的頻率響應。對於圖 3，100uF 電容器足以使放大器具有相對平坦的 16dB 通帶。圖 4 顯示了當電容器太小時會發生什麼情況。此放大器對於更高頻率具有相同的 16dB 響應。然而，在「前廊」增益約為 10dB。在許多方面，這都是圖 2 的重述。在低頻時，1uF 電容的電抗過高。事實上，對於低頻，電容器也可以不存在。只有當頻率接近 10kHz 時，旁路電容器才會生效。
圖 3：當 R4 設定為 50%、C2 設定為 100uF 時放大器的頻率響應。
圖 4：當 R4 設定為 50%、C2 設定為 1 uF 時放大器的頻率響應。
在上一節中，我們指出直流偏壓和動態交流的回授機制相關但又不同。圖 4 清楚地顯示了這一點。事實上，對於穩態直流條件，射極旁路電容器是不可見的。因此，我們可以說直流特性和交流特性並不相同。然而，它們都使用相同的基於流過電晶體的電流的自調節機制來運作。
請注意，在圖 4 的第一個十進制中觀察到的高通濾波器動作是由輸入和輸出耦合電容器的限制引起的。為了提高效能，需要更複雜的直流耦合電路。
完結前的想法
射極旁路電容器是決定級增益的多種裝置之一。 CE 放大器利用負回授原理運作。與運算放大器不同，它沒有「回授線」。相反，回授採用流過電晶體的電流的形式。當電晶體導通時，會出現反作用（負）響應，因為射極電阻器兩端產生的電壓傾向於關閉電晶體。射極旁路電容器調節回授量的能力有限，而完全旁路的射極電阻可產生最高增益。我們認識到容抗的重要性，因為當該電抗相對於射極電阻器較低時，旁路電容器就會「啟動」。
問題
以下問題將有助於強化文章的內容。
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CE 擴大機有哪些特性以及它與 CC 擴大機有何不同？
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為什麼 CE 放大器需要射極電阻？
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負回授的應用改善了放大器的哪些方面？
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對於共射極放大器，請確定「回授線」的功能等效項。
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圖 2 中 R4 的用途是什麼？
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從數學上解釋這個說法 -「對於穩態直流條件，射極旁路電容器是不可見的。」
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在圖 4 上描繪，以辨識並描述與射極旁路電容器工作或不工作相關的部分。
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什麼是容抗？
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解釋「固定在偏壓上」和「交流接地」。
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選擇射極旁路電容器值的經驗法則是什麼？
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估計電晶體基極上的穩態偏壓。提示：作為估計，您可以忽略基極電流。
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解釋為什麼圖 2 表示非線性響應。提示：答案應該關注曲線之間的關係，而不是最大增益時的失真。
更多思考問題
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這些批判性思考問題擴展了文章的內容，使您能夠全面了解材料及其與相鄰主題的關係。它們通常是開放式的，需要研究，最好以論文形式回答。
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術語「直流耦合」放大器是什麼意思？
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圖 1 中有四個電容器。提示：術語「Miller」與其中一個電容器相關。
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描述 R_C 和 R_E 相等時放大器的結果和效用。請勿使用射極旁路電容器。提示：考慮使用 XLR 連接器連接麥克風的兩條電線。也要考慮與 CMRR 的關係。
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16dB 電壓增益和 16dB 功率增益有什麼不同？假設一個常見的輸出電阻可以用功率來表示。