初级模拟电路：48集电极反馈电路（交流分析）

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

编程

详细介绍 集电极反馈电路 的小信号交流分析方法

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      我们在前面的BJT直流分析章节，还讲过一种“集电极反馈偏置”电路，它也是共射放大电路的一种。这种电路在集电极和基级之间增加了一个反馈电阻，分析难度有所增加，故这里单独用一小节进行分析。

 

 

1. 基本分析

      下面是一个基本的集电极反馈电路：

图4-08.01 

      将上图中的BJT晶体管替换成re等效模型后的交流等效电路如下图所示：

图4-08.02 

      上图中，为分析简便起见，我们暂不考虑输出电阻ro的影响。（如果你想挑战一下自己是否已经掌握了前文关于考虑ro时的演算方法，可在阅读完本节集电极反馈电路的基本分析方法后，自己尝试推算一下考虑ro时的各个交流参数。）

 

● 输入阻抗：

      由于电路中的增加了RF，电路的拓扑形状变成了π型电路，一般电路中如果出现了π型或T型的形状，分析起来就会比较麻烦。虽然硬用KVL和KCL方程去计算也可以，但更好的方法是先对其做一些近似，然后可以极大地简化计算。我们先来看反馈电流If与各个电流的关系：

      通常流过反馈电阻RF的电流If远小于βIb，故我们可以做如下近似：

      利用这个近似我们可以得到Vo与Vi的表达式：

      消去Ib后可得Vo与Vi的关系式：

      将这个Vo与Vi代入上面If的表达式可得：

      接着我们将这个If代入下式可得：

      将上式归并整理一下即可得到输入电阻Zi：

      一般RC远大于re，则1+RC/re≈RC/re，因此上式可近似为：

 

● 输出阻抗：

      输出阻抗为将Vi置0（短路）后，由输出端看入的电阻。从图上容易看出，Vi短接后βre被短路，Ib为0，则受控电流源相当于开路，因此输出阻抗为：

 

● 电压放大倍数：

      前面我们在计算输入阻抗Zi时，已近似得到输出电压Vo和输入电压Vi的表达式分别为：

      则电压放大倍数Av为：

      上式中的负号表明，输出电压和输入电压的反向，或者称：输出信号和输入信号之间存在180°的相移。

 

 

2. 增加反馈旁路电容

      同射极偏置一样，我们也可以对集电极反馈电路添加旁路电容，以使交直流通路不同，在不影响直流静态工作点的情况下，调节电压放大倍数等交流参数。如下图所示：

图4-08.03 

      上图中，电容C3的交流短路特性，使得在交流通路中，反馈电阻的RF1被转移到输入端而RF2被转移到输出端，其代入re模型后的交流等效电路如下图所示：

图4-08.04 

      由于这个电路中不含射极电阻RE，即便加上ro后，也不会使电路的计算复杂度增加，所以我们在图中画上了ro的影响。

 

● 输入阻抗：

      输入阻抗Zi可以直接从图上观察得到：

 

● 输出阻抗：

      输出阻抗Zo也可以直接从图上观察得到：

 

● 电压放大倍数：

      先列写出输出电压Vo与输入电压Vi的表达式：

      因此电压放大倍数Av为：

      当ro≥10RC式，上式可近似为：

案例4-8-1：对于下图的集电极反馈电路，使用re等效模型试求：（1）re的值；（2）输入阻抗Zi；（3）输出阻抗Zo；（4）电压放大倍数Av。

图4-08.a1 

 

解：（1）re的值由流过三极管发射结的静态工作电流（即IE）决定：

 

 

（2）输入阻抗Zi为：

 

 

（3）输出阻抗Zo为：

 

 

（4）电压放大倍数Av为：

     

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（ end of 4-8）

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