原文来自微信官方账号:工程师看海
我以前写过一篇关于自举电路的文章BUCK电源的应用驱动高边MOS
https://www.dianyuan.com/eestar/article-2127.html
反馈不错。今天我们来介绍一下自举电路增加输入阻抗的原理。喜欢的同学记得表扬转发,多支持!
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让我们一点一点地分析最简单的电路,首先定义输入阻抗的计算过程。我们可以粗略地将负载视为黑盒。所谓输入阻抗,就是计算输入黑盒的电压与电流的比值,如下图所示R=Vin/Iin。
下图是一个射极跟随器,即输出Vo=Vin(三极管B极和E极之间的压降暂时不考虑)。
那么它的输入阻抗是多少呢?
假设基极B有变换量△Vb,在发射极E中也有相应的变△Ve,而且两者接近相等,即
△Vb=△Ve
发射极电流的变化是,
△Ie = △Vb/Ro,
三极管放大倍数为β,基极B电流变化
备注:Ie = Ib Ic = Ib βIb=(1 β)Ib
输入阻抗为:
三极管放大倍数β很大,一般100,所以Rin这是它的优点,我们都希望输入阻抗更大。
对于跟随器,Vin=Vb=Ve,通过基极B的电流变为
电流很小,所以阻抗很大,这个分析思路以后会借鉴。
然而,这种射极跟随器有一个巨大的缺点,电路不偏执,输出失真。
让我们看看他的输入和输出波形,红色是输入,蓝色是输出,蓝色峰值电压略低于红色输入,主要是三极管BE我们不考虑压降之间的压差。最大的问题是蓝色没有负电压,只有半波,失真,没有跟随器。因此,我们引入了分压放大电路来解决失真问题。
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分压共射放大电路全称为分压负反馈共射放大电路,引入分压放大电路,提供直流偏执后失真,R4,R3形成偏执电路,使输出波形在直流基础上摆动,避免负电压失真。
从示波器输出波形可以看出,输出基本跟随输入,只有一点相位延迟,没有失真。
但是这个电路有一个小缺点,就是输入阻抗低。它的输入阻抗是多少?
对于交流信号,交流输入阻抗是R3并R4,大约只有5K,这并不比简单的三极管少一点。这就是为什么他抵抗力低,所以我们今天可以引入主角:
增加输入阻抗!
铺了这么久,终于到了今天的主角!
这条电路又进化了,有人引入了自举电路。R1与C构成自举电路,C1的存在使其对交流通道的阻抗小得多,可以认为C交流的两端是短路状态,结果是Vb=Ve,用作射极跟随器。
则流过电阻R1的电流:
则
因此它的输入阻抗很大,这就是自举电路增加输入阻抗的想法。
以上讨论的是分立的三极管,那么集成运放是怎么做的呢?
对于运输,我们不模拟,其实原理是一样的,下图是同向放大,输入阻抗很简单:
R=R4 R5.(比反向放大输入阻抗小很多)
以下是加入自举电路后的同向放大,C1.阻抗对沟通很小,所以Vc=Vn,
R四端电流:
又因运放虚短虚断,Vn=Vp=Vin,所以上式变成了
所以流过R4的电流接近0,其输入阻抗无限大,其输入阻抗通同向放大R4 R5.变成现在的无限大
Rin=Vin/Ir4=∞
以上是对自举电路增加输入阻抗的分析。
---The end---
电池、电源
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