原文来自公众号:工程师看海
以前介绍了自举电路在BUCK电源中的应用,写了驱动高边MOS的文章
33559 www.dianyuan.com/e estar/article-2127.html
反馈真好。 今天介绍自举电路增加输入阻抗的原理。 喜欢的同学真好,记得转发。 请多多支持。
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1 输入阻抗的计算方法
从最简单的电路开始一点一点地分析吧。 首先定义输入阻抗的计算过程。 可以粗略地把负荷当成黑匣子来处理。 输入阻抗是计算输入到此黑匣子的电压与电流之比。 例如,如下图所示,输入阻抗R=Vin/Iin。
2 从最简单的射极跟随器说起
下图为输出Vo=Vin (暂时不考虑晶体管的b极和e极之间的电压降的射极跟随器。
输入阻抗是多少呢?
假设基极b中有变换量VB,则发射极e也有对应变换量ve,两者大致相等,即
B=B
发射极电流变化量,
Ie=Vb/Ro,
设晶体管放大率为,则基极b的电流变化量
备注: ie=IbIC=IBIB=(1) IB
输入阻抗:
晶体管的倍率大,一般取100,因此Rin大是优点,希望输入阻抗大。
其实,分析过程很简单。 关于跟随器,如果Vin=Vb=Ve,则流过基极b电流为
因为电流小,所以其阻抗很大。 这个分析的想法稍后作为参考。
但是,该射极跟随器有很大的缺点,该电路没有偏执,输出有失真。
看看他的输入和输出波形。 红色为输入,蓝色为输出,蓝色的峰值电压比红色的输入稍低。 这主要是晶体管BE之间的电压降造成的,不考虑该差压。 最大的问题是蓝色没有负电压,只有半波,会失真,不能作为跟随器。 因此,为了解决这个失真问题,引入了分压式放大电路。
3 分压式共射放大电路
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分压式共射放大电路的全称是分压式负反馈共射放大电路,引入分压式放大电路,提供直流偏执可以改善失真。 R4、R3构成偏执电路,使输出波形在直流的基础上摆动,避免了负电压失真。
从示波器的输出波形可以看出,输出几乎跟随输入,相位延迟只有一点,没有发生失真。
但是,这个电路有一点不足。 那就是输入阻抗低。 那个输入阻抗是多少呢?
相对于交流信号,交流输入阻抗为R3并R4,约5K,比简单的一个晶体管稍少。 这就是他阻抗低的原因,可以引入我们今天的主角:
自举电路提高输入阻抗!
铺了这么久才成为今天的主角!
4 分压式共射放大电路与自举电路
这个电路又进化了,也有人引入了自举电路。 R1和C1构成自举电路,认为由于C1的存在,对于交流路径来说阻抗变得非常小,C1的两端对于交流来说成为短路状态,其结果为Vb=Ve,作为发射极跟随器使用。
流过电阻R1电流:
如果是
因此,其输入阻抗非常大,是自举电路增加输入阻抗的思想。
上面讨论的是不同的晶体管,那么集成运算放大器怎么办呢?
5 运放与自举电路
对于运算放大器,我们不进行模拟。 实际原理是一样的。 下图同向放大,输入阻抗简单。
R=R4 R5 ((比反向放大输入阻抗小很多) ) ) ) ) )。
接下来是加入自举电路后的同向放大,C1对于交流阻抗非常小,因此Vc=Vn,
R4两端的电流:
另外,由于运算放大器虚短虚断、Vn=Vp=Vin,所以上式为
因此,流过R4电流大致为0,其输入阻抗无限大,其输入阻抗从通常的同向放大的R4 R5变为现在的无限大
Rin=Vin/Ir4=
以上是自举电路输入阻抗增加的分析。
---The end---
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