集電極反饋偏置電路的交流分析

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，為分析簡便起見，我們暫不考慮輸出電阻ro的影響。（如果你想挑戰一下自己是否已經掌握了前文關于考慮ro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ro時的各個交流參數。）

● 輸入阻抗：

由于電路中的增加了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遠小于βIb，故我們可以做如下近似：

利用這個近似我們可以得到Vo與Vi的表達式：

消去Ib后可得Vo與Vi的關系式：

將這個Vo與Vi代入上面If的表達式可得：

接著我們將這個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，則受控電流源相當于開路，因此輸出阻抗為：

● 電壓放大倍數：

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

則電壓放大倍數Av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re模型后的交流等效電路如下圖所示：

圖4-08.04?

由于這個電路中不含射極電阻RE，即便加上ro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：

先列寫出輸出電壓Vo與輸入電壓Vi的表達式：

因此電壓放大倍數Av為：

當ro≥10RC式，上式可近似為：

案例4-8-1：對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Av。

圖4-08.a1?

解：（1）re的值由流過三極管發射結的靜態工作電流（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Av為：