初级模拟电路：3-6 共射放大电路-3（集电极反馈偏置的直流分析）

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（续上小节）

 

4. 集电极反馈偏置

      前面的“分压偏置”电路虽然性能非常稳定，比较完美地解决了β参数偏移的问题，但也有缺点，其缺点就是功耗太大。 就拿前面的案例3-6-2来说，为了维持基极的分压稳定点，分压偏置的两个电阻要消耗的电流约为：15V / 22kΩ≈0.68mA。

      也就是说，仅仅为了维持这个分压点，就要消耗一个毫安级的功耗，这是非常不划算的，因此人们又设计出了集电极反馈偏置（collector feedback configuration）电路，这个电路的静态功耗比分压偏置小，但是稳定性会有一点点受β参数影响，也就是说，性能介于“分压偏置”和“改进的固定偏置”之间，算是一个折中方案吧。电路图如下所示：

图3-6.12 

 

 

（1） 静态工作点分析

      到目前为止，我们对如何计算静态工作点应该已经很熟悉了。在这个电路中，输入和输出静态工作点可以很容易地列出计算式，如下图所示：

图3-6.13 

      根据上图中的电流关系，我们可以列些出总的KVL方程：

      然后就是取近似的魅惑时刻：

      • I_CB = I_C+I_B ≈ I_C = βI_B

      • I_E ≈ I_C = βI_B

      将I_CB和I_E代入上式，可得：

      解得输入静态电流I_B为：

      若BJT晶体管工作于放大区，可得输出静态工作电流为I_C为：

      输出静态工作电压V_CE为：

 

 

（2） 参数β对静态工作点的影响

      下面我们来看一看参数β对静态工作点I_C的影响有多大，前面我们已算得，静态工作点I_C的表达式为：

      为更易于观察，我们设：V_X=V_CC-0.7V，R_X=R_C+R_E，于是上式可简写成：

      当βR_X远大于R_B时，上式可近似为：

      可见，当βR_X远大于R_B时，静态输出电流I_C可近似视为不受β参数影响。

案例3-6-3：在下图中，计算当β=100和β=150时的I_B, I_C, V_CE，并进行比较。

图3-6.a3 

 

解：（1）当β=100时：

      假设BJT工作于放大区：

      验证：V_CE > V_CEsat，说明BJT工作于放大区的假设正确。

 

（2）当β=150时：

      假设BJT工作于放大区：

      验证：V_CE > V_CEsat，说明BJT工作于放大区的假设正确。

 

（3）比较：

      条件2比条件1中的β增加了50%，但是I_C仅增加了8.9%，稳定效果较好；V_CE下降了21.8%，基本上还能接受。说明集电极反馈偏置对于参数β的变化有较好的稳定作用。

 

 

（3） 饱和条件

      当V_CE < V_CEsat时，晶体管进入饱和区。这里，近似I_C≈I_E，因此，我们可以算出此时的集电极饱和电流I_Csat，

      当I_C>I_Csat时，晶体管进入饱和。

     

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（ end of 3-6-3）

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