集電極電路中各類阻值的估算
在學(xué)習(xí)運(yùn)算放大器電路的時(shí)侯,常常須要估算電路的:
那些參數(shù)很重要,在學(xué)習(xí)集電極相關(guān)電路的時(shí)侯常常要用到,假如不理解的話,對(duì)于前面集電極電路的理解就困難重重電容和電阻并聯(lián)怎么算阻值,那明天就一次性把它說(shuō)清楚。
預(yù)備知識(shí)端口等效內(nèi)阻估算(電源置零法)
由于理想電流源電阻為0,而理想電壓源電阻無(wú)窮大,估算電路等效內(nèi)阻時(shí),就按這兩個(gè)條件將電流源置漏電,無(wú)窮大電阻以開路看待。
比如下邊這道題,求端口內(nèi)阻,將電流源漏電、電流源斷路,這么,端口內(nèi)阻R=1K+1K=2K.
運(yùn)算放大器等效電路模型
運(yùn)算放大器的等效電路模型雖然是一個(gè)二端口電路,這個(gè)二端口電路有1個(gè)輸入端口和1個(gè)輸出端口,輸入端口內(nèi)部等效成一個(gè)大內(nèi)阻,輸出端口等效成一個(gè)受控電流源和一個(gè)內(nèi)阻串聯(lián)。
運(yùn)算放大器傳輸特點(diǎn)為:Vo=AVo(VP-VN)。
本質(zhì)上就是對(duì)輸入端的電流差值進(jìn)行放大,由于AVo這個(gè)放大系數(shù)通常比較大。
對(duì)于一個(gè)理想的運(yùn)算放大器而言,
注意:集電極等效模型上面的ri和ro為集電極的固有的本征參數(shù),和我們前面要說(shuō)的集電極電路的輸入內(nèi)阻Ri和輸出內(nèi)阻Ro不是一回事。
集電極這些電路模型的提出,應(yīng)當(dāng)是模擬電子歷史上的里程碑風(fēng)波了,而且單純一個(gè)集電極,假如沒(méi)有外圍電路,好處就極少,我們通常都是搭配外圍電路去進(jìn)行使用。
依據(jù)模型解釋虛短和虛斷特點(diǎn)
從模型我們也可以看出,因?yàn)檩斎雰?nèi)阻無(wú)窮大,那自然可以覺(jué)得從同相輸入端P和反相輸入端N流入的電壓Ip=In=0,所以覺(jué)得輸入端對(duì)電壓來(lái)說(shuō)是斷路的。(虛斷)
還是從模型來(lái)看,盡管輸入內(nèi)阻很大,但其實(shí)N端與P端還是連著的,只是這條通路上沒(méi)有電壓,既然沒(méi)有電壓流過(guò)這個(gè)大內(nèi)阻,那自然不會(huì)在內(nèi)阻上形成壓降,因而UN=Up,對(duì)電流來(lái)說(shuō)就是漏電的狀態(tài)。(虛短)
內(nèi)阻估算
有了上面的基礎(chǔ),下邊來(lái)處理各類內(nèi)阻的估算,以實(shí)例說(shuō)明。
下邊這個(gè)電路是反相放大器。
傳輸關(guān)系:Uo=-(Rf/R)Ui
這個(gè)電路的輸入內(nèi)阻Ri,是指對(duì)電源Ui來(lái)說(shuō)的,因而從Ui旁邊的電路都應(yīng)當(dāng)算作端口內(nèi)部的電路,就是說(shuō)我們要把電路框成下邊這個(gè)樣子。
輸入內(nèi)阻Ri=R,
由于Up=0,由集電極的虛短特點(diǎn),UN=0,即N點(diǎn)為0電位點(diǎn),輸入端對(duì)地去看,就只有一個(gè)內(nèi)阻,即為R。
輸出內(nèi)阻Ro=ro,
即為集電極內(nèi)部的輸出阻抗,由于借助電源置零的方式電容和電阻并聯(lián)怎么算阻值,我們姑且將集電極模型內(nèi)部的受控電流源置零,也就是漏電取代,那從輸出端口看進(jìn)去,應(yīng)當(dāng)是Rf與ro并聯(lián),然而因?yàn)閞o很小,Rf很大,內(nèi)阻并聯(lián)由小的決定,所輸出內(nèi)阻近乎等于集電極內(nèi)部輸出內(nèi)阻ro。
同相端對(duì)地內(nèi)阻RP=R’,
這個(gè)很直觀,P點(diǎn)對(duì)地內(nèi)阻就是R’,由于光耦的同相輸入端可以覺(jué)得是斷掉的。
反相端對(duì)地內(nèi)阻RN=R//Rf,
同樣是求端口等效內(nèi)阻,從N點(diǎn)對(duì)地看進(jìn)去,由電源置零法,輸入電流源ui置零,對(duì)地漏電,模型內(nèi)部的電流源對(duì)地漏電,得到Rf與ro串聯(lián)后再和R并聯(lián),因?yàn)閞o太小了,所以忽視不計(jì),最終RN=R//Rf。
一個(gè)基本原則
一個(gè)電路的系統(tǒng)上面一定有源、有負(fù)載,我們一定是希望源的能量盡可能多的消耗在負(fù)載上,而不是消耗在源本身上,如同我們用的手探照燈一樣,希望電瓶的能量拿來(lái)給燈泡發(fā)光,而不希望電瓶自身發(fā)熱消耗能量。
所以,假若將源電路等效成電流源與內(nèi)阻串聯(lián)的方式,源電路上面的輸出等效內(nèi)阻一定要盡可能的小,由于輸出內(nèi)阻和旁邊的負(fù)載內(nèi)阻是串聯(lián)分壓的關(guān)系,內(nèi)部?jī)?nèi)阻小了,能夠?qū)⒏嗟哪芰總鬟f給負(fù)載。
同樣,對(duì)于負(fù)載電路而言,我們希望它的輸入內(nèi)阻大一點(diǎn),這樣就能從源電路上面汲取更多的能量。
結(jié)語(yǔ)
回過(guò)頭來(lái)再看,里面剖析的反相放大器,輸入內(nèi)阻為R,因?yàn)榧姌O電路中,內(nèi)阻不宜使用太大的電阻,Rf不能太大,要想實(shí)現(xiàn)較高的放大倍數(shù),只能將輸入內(nèi)阻R值下調(diào),而這與我們希望輸入內(nèi)阻越大越好的原則偏頗,所以這是反相放大器的一個(gè)缺點(diǎn)。
參考原文:《運(yùn)放電路中各類內(nèi)阻的估算》