1自举电路的工作原理
自举电路有着较多的功能,其可以利用电容两端电压无法瞬间突变的特点,改变电路中某点的瞬时电位,在射极跟随器电路中(图1),设输入电阻为Ri,在偏置电路中加入的电阻为R3,加入R3后,电路中输入电阻值会增加,用公式表示为:Ri=[R3+(R1//R2)]//[rbe+(1+β)(R4//RL)]根据公式可以得知,R3越大,输入电阻则越大。R3的取值并不任意的,R3太大会偏离静态工作点的要求,在偏置电路中,通过偏置的方式提高输入阻抗,效能并不是无限的。在该电路中加入电容C3,可以得到如图2所示的电路,在图2的电路中,电容C3的容量增加后,B点的电压变化与输出端电压变化情况一致,R3两端电压变化可表示为Ui-Uo,流过R3的电流为IR3,用公式表示为:IR3=(Ui-UB)/R3=(Ui-Uo)/R3有上述公式可以得知,当Ui发生改变后,Uo也会相应的变化,二者的数值比较相近时,流过R3的电流最小,R3对交流会呈现出最大的阻抗,所以,射极跟随器的输入阻抗会大大提高。自举电路是利用自举电容控制电路,提高电容一端的电位,可以控制另一端的电位。C3就属于自举电容,自举也被称为特殊形式的正反馈。
2自举电路在电路设计中的应用
2.1利用自举电路提高射极跟随器的输入电阻
射极跟随器有着自身的特性,其输入阻抗比较高,而输出阻抗却比较低,在电子线路中有着广泛的应用。很多射极跟随器电路的基极都采用的是固定偏置电路,这种电路的工点稳定性一般较难保证,所以需要将其改为分压式偏置,这一改动有效解决了工点不稳定的问题,但是由于电阻的阻值会受到限制,所以,在分压式偏置的射极跟随器电路(图3)中,输入电阻可表示为:Ri=[R1//R2]//[rbe+(1+β)(R4//RL)]通过电路输入电阻的公式可以得知,R1,R2的取值受到限制后,输入电阻Ri的取值也相应的减小了,影响了射极跟随器输入电阻优势的发挥。为了解决这一问题,必须增加输入电阻的大小,并保证工作点的稳定性,可以在电路中增加电阻R4,或者加入电容C3,即在电路设计中合理的应用自举电路,利用自举电容,改变电路中射极跟随器的性能指标。通过上述分析可知,将输入信号设为Ui,射随器的输出电压可表示为Uo=Au*Ui。由于射极跟随器的电压增益Au的近似值为1,所以,Ui与Uo的大小几乎一致,通过电阻R3的电流可表示为IR3=(Ui-Uo)/R3流过R3的电流是比较小的,但是R3支路对交流信号的等效R3数值却比较大,R3=Ui/IR3=R3/(1-Au)电路输入电阻可以表示为Ri=R3//[rbe+(1+β)(R4//RL)]≈rbe+(1+β)(R4//RL)由上述公式可知,在加入电阻R3与电容C3后,射随器的输入阻抗值有所提高。
2.2利用自举电路扩大电路动态范围
利用自举电路可以扩大放大器的输出动态范围。图4所示是一个典型的OTL电路,图中C3是自举电容,C3、R3、R5组成自举电路。当未加C3(即将C3开路)时,在输人信号ui为正半周最大值时,可使三极管Ti临界饱和,T3的基极电压很低,从而使几接近饱和,输出电压的最大负峰值为UCE(sat)-Vcc/2≈-Vcc/2加人自举电容C3后,静态时P点对地的电位为UP=Vcc-ICQ*R5,R5是隔离电阻,其作用是为了防止输出信号通过自举电容短路,通常取值很小,因此可以认为UP=Vcc,而E点对地直流电位为UE=Vcc/2。因此自举电容C上的直流电压为Uc=Vcc/2。由于Up=Uc+uE=Vcc/2+uE,即Up会随UE的升高而自动抬高。当Uo接近Vcc/2时,UE的瞬间电位可达VCC,此时Up=Vcc+Vcc/2=1.5Vcc,从而能保证供给T2基极足够大的基极电流,使其达到饱和状态,使输出电压的正、负半周幅度对称。使负载上能够获得足够大的输出电压,即扩大了电路输出电压的动态范围。
2.3利用自举电路提高电路增益
设T1为核心构成共射电路,以T2为核心构成的是射随器,G3为自举电容。电路输出电压跟随N点的电位变化而变化,通过C3的反馈将输出电压反馈到M点,使M点的电位也跟随N点电位的电位变化而变化,实现自举。其结果使M点的电位与N点电位很接近,使流过Rc2的交流电流大大减少,这就相当于提高了Rc2的交流等效阻抗,从而提高了电路的增益。利用几管产生自举作用,不仅提高了电路的增益,而且也使电路输出的电阻大大增加,所以适用于后级放大电路输人阻抗较高的场合。
3结语
通过分析发现,将自举电路应用在电路设计中,可以提高电路设计的质量,提高电路的指标,自举电路有着较多的功能,这与其自身的工作原理有着较大的关系,只有合理的利用自举电路,充分的发挥其功能与作用,才能保证电路稳定的运行,保证电路的性能指标得到改善。
作者:沈阳 王金爽 刘丕权 单位:沈阳理工大学