自举电容应用

自举电路在电路设计中的应用朱丽华（福建信息职业技术学院 福州， 350003） 摘要：在电路的设计中，常利用自举电容构成的自举电路来改善电路的某些性能指标，如利 用自举提高射随器的输入阻抗、利用自举提高电路增益及扩大电路的动态范围等。本 文就自举电路的工作原理及典型应用作一介绍。 关键词：自举；自举电容；自举电路 在电路的设计中，常利用自举电容构成自举电路来改善电路的某些性能指标，如利用自举电路提高射 随器的输入阻抗，利用自举电路提高放大器增益或扩大电路的动态范围等等。现就自举电路的工作原理及 典型应用作一介绍。 一、自举电路的工作原理 自举电路的本质是利用电容两端电压瞬间不能突变的特点来改变电路中某一点的瞬时电位。图 1 是一 射极跟随器电路，在偏置电路中加入电阻 R3 的目的在于提高输入电阻，因为输入电阻为 Ri = [R3+（R1//R2）]//[rbe+(1+β)(R4//RL)] 只要将 R3 值取大，就可以使输入电阻增大。 但是 R3 取值是不能任意选大的，R3 太大将使静态工作点偏离要求，因此，这种偏置方式虽然可以提 高输入阻抗，但效能是有限的。 若在该电路中加一电容 C3 时（如图 2 所示） ，只要电容 C3 的容量足够大，则可认为 B 点的电压变化 与输出端电压变化相同，R3 两端的电压变化为 - ，此时流过 R3 的电流为 =（ - ）/ R3=（ - ）/ R3 由于电路的 跟随着 变化而变化， 即 ≈ ，所以流过 R3 的电流极小，说明 R3 此时对交流呈 现出极高的阻抗（比 R3 的实际阻值要大得多） ，这就使射极跟随器的输入阻抗得到极大提高。

这种利用电 容一端电位的提高来控制另一端电位的方法称为“自举” ，所以称电容 C3 为自举电容。自举从本质上说是 一种特殊形式的正反馈。二、应用实例 1.利用自举电路提高射极跟随器的输入电阻 射随器具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点，所以在电子线路中的应用是极为广泛的。图 3 是一典型 射极跟随器电路，由于基极采用的是固定偏置电路，所以无法保证工点的稳定。如果将它改为如图 4 所示1的分压式偏置，虽然可以解决电路的工作点稳定问题，但因为 R1、R2 的取值受到限制，而此时电路的输 入电阻是 Ri=[ R1//R2]//[rbe+(1+β)(R4//RL)] 显然，这将使射随器电路的输入电阻下降很多，直接破坏了射极跟随器高输入电阻的优势。为了保证射随器有较高的输入电阻，同时又有稳定的工作点，所以加一电阻 R3 和电容 C3，成为如图 2 所示的加有自举电容的射极跟随器。 由上面的分析可知，当输入信号为 时，射随器的输出电压 = * 。因为射极跟随器的电压增益 AV ≈1，所以 ≈ 。通过电阻 R3 中的电流 =（ - ）/ R3 这一值是极小的，所以 R3 支路对交流信号的等效电阻 R3ˊ的数值很大 R3ˊ= / IR3=R3/（1- ） 电路此时的输入电阻为 Ri=R3ˊ//[rbe+(1+β)(R4//RL)]≈ rbe+(1+β)(R4//RL)。

可见射随器的输入阻抗得到了极大的提高。 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，在输入信号 ui 为正半周最大值时，可使三极管 T1 临界饱和，T3 的基极电压很低，从而使 T3 接近饱和，输出电压的最大负峰值为 UCE（sat）-Vcc/2≈-Vcc/22当输入信号 ui 为负半周最大值时，使 T1 截止，T2 的基极电位等于电源电压 Vcc 减去 Rc1（即 R3+R5） 上的压降，所以ub2 总是低于 Vcc，三极管 T2 的集电结始终反偏，不能达到饱和状态，因此三极管 T2Vcc- uce2-Vcc/2= Vcc/2-uce2管压降 uce2> UCE（sat） 。那么输出电压的最大正峰值为对比上面两式可见，同样在充分激励的条件下，正半周幅度比负半周幅度要小自举电容，使得输出电压波形不 对称，出现失真。为了避免出现失真，只能减小激励信号，所以输出的动态范围受到抑制。 加入自举电容 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 ， E 点对地直流电位为 UE= Vcc/2。