初級模擬電路：4-8 集電極反饋電路（交流分析）

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      我們在前面的BJT直流分析章節，還講過一種“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之間增加了一個反饋電阻，分析難度有所增加，故這里單獨用一小節進行分析。

 

 

1. 基本分析

      下面是一個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r_e等效模型后的交流等效電路如下圖所示：

圖4-08.02 

      上圖中，為分析簡便起見，我們暫不考慮輸出電阻r_o的影響。（如果你想挑戰一下自己是否已經掌握了前文關於考慮r_o時的演算方法，可在閱讀完本節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r_o時的各個交流參數。）

 

● 輸入阻抗：

      由於電路中的增加了RF，電路的拓撲形狀變成了π型電路，一般電路中如果出現了π型或T型的形狀，分析起來就會比較麻煩。雖然硬用KVL和KCL方程去計算也可以，但更好的方法是先對其做一些近似，然后可以極大地簡化計算。我們先來看反饋電流If與各個電流的關系：

      通常流過反饋電阻RF的電流If遠小於βI_b，故我們可以做如下近似：

      利用這個近似我們可以得到V_o與V_i的表達式：

      消去I_b后可得V_o與V_i的關系式：

      將這個V_o與V_i代入上面If的表達式可得：

      接着我們將這個If代入下式可得：

      將上式歸並整理一下即可得到輸入電阻Z_i：

      一般R_C遠大於r_e，則1+R_C/r_e≈R_C/r_e，因此上式可近似為：

 

● 輸出阻抗：

      輸出阻抗為將V_i置0（短路）后，由輸出端看入的電阻。從圖上容易看出，V_i短接后βr_e被短路，I_b為0，則受控電流源相當於開路，因此輸出阻抗為：

 

● 電壓放大倍數：

      前面我們在計算輸入阻抗Z_i時，已近似得到輸出電壓V_o和輸入電壓V_i的表達式分別為：

      則電壓放大倍數A_v為：

      上式中的負號表明，輸出電壓和輸入電壓的反向，或者稱：輸出信號和輸入信號之間存在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，在不影響直流靜態工作點的情況下，調節電壓放大倍數等交流參數。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被轉移到輸入端而RF2被轉移到輸出端，其代入r_e模型后的交流等效電路如下圖所示：

圖4-08.04 

      由於這個電路中不含射極電阻R_E，即便加上r_o后，也不會使電路的計算復雜度增加，所以我們在圖中畫上了r_o的影響。

 

● 輸入阻抗：

      輸入阻抗Z_i可以直接從圖上觀察得到：

 

● 輸出阻抗：

      輸出阻抗Z_o也可以直接從圖上觀察得到：

 

● 電壓放大倍數：

      先列寫出輸出電壓V_o與輸入電壓V_i的表達式：

      因此電壓放大倍數A_v為：

      當r_o≥10R_C式，上式可近似為：

案例4-8-1：對於下圖的集電極反饋電路，使用r_e等效模型試求：（1）r_e的值；（2）輸入阻抗Z_i；（3）輸出阻抗Z_o；（4）電壓放大倍數A_v。

圖4-08.a1 

 

解：（1）r_e的值由流過三極管發射結的靜態工作電流（即I_E）決定：

 

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（2）輸入阻抗Z_i為：

 

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（3）輸出阻抗Z_o為：

 

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（4）電壓放大倍數A_v為：

     

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（ end of 4-8）

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