全新的虚短虚断概念与两类集成运放之导出

周 红， 严 宇， 陶德元， 黄本淑

(四川大学锦城学院电子信息学院， 成都 611731)

1 引 言

负反馈放大与集成运放中的“虚短虚断”和主要参数的快速计算一直是阻碍读者深入研学的关键.本文从深度负反馈的逐步加强和对反馈元件Re、Rf的双向等效折合后，再计算ib、ube、输入阻抗Rif、输出阻抗R0f、放大倍数Auf，并绘制出反相、同相集成运放简图和usc电位变化趋势,以达到直观形象、记忆深刻、一劳永逸、运用自如之目的.

2.1 Re负反馈引起的虚短虚断

对图1放大器由Re引起的电流串联负反馈之双向等效折合,按下面5个步骤进行.

① 用带反馈电压的uef=(1+β)ib·Re≡ib·(1+β)Re，就可把右边ib后面的(1+β)Re电阻串联到以ib为输入回路的电路中，如图2左边所示.

图1 电流串联负反馈简化图

图2 电流串联负反馈折合简化图

③ 通过上面①、②双向等效折合可得如图2 所示的完整简化电路[1-3].先对输入回路列出以ib为标准的回路方程有

(1)

(a)Re=0无反馈时：由us=ib(Rs+rbe)求得ib=0.666 mA,ube=ib.rbr=0.666 V,都相当大.

(b)Re=3 kΩ有反馈时：由us=ib(Rs+rbe(1+β).Re)求得

ib=0.0128 mA,ube=ib.rbr=0.0128 V, 两者就因有Re=3 kΩ才使得原ib=0.666 mA,ube=0.666 V，很快就有同时下降到趋于零的特征.

④ 从图2中又看出有反馈时的输入阻抗已由原来的Ri=rbe，变成

Rif=rb′b+(1+β)(re+Re)

(2)

显然这是电路中Re引起的电流串联负反馈造成的输入阻抗增加，它可使放大器能从βib中获得更多的反馈电压uef.Re越大，uef=(1+β)ib.Re也越大，当Re的上升使ube=(ub-uef)趋于零时，三极管发射区扩散到基区的电子也趋于零，有ube=(ub-uef)和ib同时趋于零的现象，这就是虚短与虚断的本质.事实上，这种三极管be间“星火燎原”的起始点,在工程应用上对“电压而言”可看成是“短路或映射而过”，对“电流而言……