集電極反饋偏置電路的交流分析

我們?cè)谇懊娴腂JT直流分析章節(jié)，還講過(guò)一種“集電極反饋偏置”電路，它也是共射放大電路的一種。這種電路在集電極和基級(jí)之間增加了一個(gè)反饋電阻，分析難度有所增加，故這里單獨(dú)用一小節(jié)進(jìn)行分析。

1. 基本分析

下面是一個(gè)基本的集電極反饋電路：

圖4-08.01?

將上圖中的BJT晶體管替換成re等效模型后的交流等效電路如下圖所示：

圖4-08.02?

上圖中，為分析簡(jiǎn)便起見(jiàn)，我們暫不考慮輸出電阻ro的影響。（如果你想挑戰(zhàn)一下自己是否已經(jīng)掌握了前文關(guān)于考慮ro時(shí)的演算方法，可在閱讀完本節(jié)集電極反饋電路的基本分析方法后，自己嘗試推算一下考慮ro時(shí)的各個(gè)交流參數(shù)。）

● 輸入阻抗：

由于電路中的增加了RF，電路的拓?fù)湫螤钭兂闪甩行碗娐?，一般電路中如果出現(xiàn)了π型或T型的形狀，分析起來(lái)就會(huì)比較麻煩。雖然硬用KVL和KCL方程去計(jì)算也可以，但更好的方法是先對(duì)其做一些近似，然后可以極大地簡(jiǎn)化計(jì)算。我們先來(lái)看反饋電流If與各個(gè)電流的關(guān)系：

通常流過(guò)反饋電阻RF的電流If遠(yuǎn)小于βIb，故我們可以做如下近似：

利用這個(gè)近似我們可以得到Vo與Vi的表達(dá)式：

消去Ib后可得Vo與Vi的關(guān)系式：

將這個(gè)Vo與Vi代入上面If的表達(dá)式可得：

接著我們將這個(gè)If代入下式可得：

將上式歸并整理一下即可得到輸入電阻Zi：

一般RC遠(yuǎn)大于re，則1+RC/re≈RC/re，因此上式可近似為：

● 輸出阻抗：

輸出阻抗為將Vi置0（短路）后，由輸出端看入的電阻。從圖上容易看出，Vi短接后βre被短路，Ib為0，則受控電流源相當(dāng)于開(kāi)路，因此輸出阻抗為：

● 電壓放大倍數(shù)：

前面我們?cè)谟?jì)算輸入阻抗Zi時(shí)，已近似得到輸出電壓Vo和輸入電壓Vi的表達(dá)式分別為：

則電壓放大倍數(shù)Av為：

上式中的負(fù)號(hào)表明，輸出電壓和輸入電壓的反向，或者稱(chēng)：輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間存在180°的相移。

2. 增加反饋旁路電容

同射極偏置一樣，我們也可以對(duì)集電極反饋電路添加旁路電容，以使交直流通路不同，在不影響直流靜態(tài)工作點(diǎn)的情況下，調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)等交流參數(shù)。如下圖所示：

圖4-08.03?

上圖中，電容C3的交流短路特性，使得在交流通路中，反饋電阻的RF1被轉(zhuǎn)移到輸入端而RF2被轉(zhuǎn)移到輸出端，其代入re模型后的交流等效電路如下圖所示：

圖4-08.04?

由于這個(gè)電路中不含射極電阻RE，即便加上ro后，也不會(huì)使電路的計(jì)算復(fù)雜度增加，所以我們?cè)趫D中畫(huà)上了ro的影響。

● 輸入阻抗：

輸入阻抗Zi可以直接從圖上觀察得到：

● 輸出阻抗：

輸出阻抗Zo也可以直接從圖上觀察得到：

● 電壓放大倍數(shù)：

先列寫(xiě)出輸出電壓Vo與輸入電壓Vi的表達(dá)式：

因此電壓放大倍數(shù)Av為：

當(dāng)ro≥10RC式，上式可近似為：

案例4-8-1：對(duì)于下圖的集電極反饋電路，使用re等效模型試求：（1）re的值；（2）輸入阻抗Zi；（3）輸出阻抗Zo；（4）電壓放大倍數(shù)Av。

圖4-08.a1?

解：（1）re的值由流過(guò)三極管發(fā)射結(jié)的靜態(tài)工作電流（即IE）決定：

?

?

（2）輸入阻抗Zi為：

（3）輸出阻抗Zo為：

（4）電壓放大倍數(shù)Av為：