由于射极输出器具有输入阻抗高、输出阻抗低、电压增益近似为1等特点,在电子线路中常用来作放大器的输入级,以实现信号源与放大器之间的阻抗匹配,进而改善整个放大器的性能。但是,普通的射极输出器,由于受到偏置电路的限制,欲再提高输入阻抗已很困难。为了减小偏置电阻对输入阻抗的影响,以获得更高的输入阻抗,最常用而且也最简便的方法就是采用被称作“自举”的线路技巧。所谓“自举”,是指利用反馈的作用,使电路中某一点的电位被线路本身提升起来。图1就是典型的采用自举电路方式构成的射极输出器。

该电路中由于在A点与O点之间接入了自举电容C\(_{b}\),对于交流而言,当Cb值取得足够大,以致对于最低工作频率仍可视为短路时,我们认为电路中A点与O点具有近似相等的交流电位,即U\(_{a}\)≈Uo。由电子线路分析可知,射极输出器只有电压增益U\(_{o}\)/Ub≈1的特点,即O点与B点电位近似相等,且具有相同相位的特点。结果形成A点电位跟随B点电位变化的局面。也就是说,U\(_{a}\)将和Ub一样变化,即R\(_{b1}\)上端的电位变化时,其下端的电位也跟着同样变化,好像是电容Cb将A点电位举高到B点的电位,这就是“自举”的含意。这样R\(_{b1}\)两端的电位差接近于零,使得Rb1中电流的变化便趋于零,这时从R\(_{b1}\)对信号源的负载效应来看,它相当于一个无限大的电阻,因而提高了整个电路的视在输入阻抗。上面就是用自举的方法增加射极输出器视在输入阻抗的基本原理。
事实上,在这里我们不可能把C\(_{b}\)取得如此之大,使得在整个信号频带内可以忽略不计。所以,这就使得带有自举电路的射极输出器,在提高了视在输入阻抗的同时,也改变了电路的频率响应特性。此点后面将有分析,带有自举电路的射极输出器在某一低频率时将呈现电感特性,且其电压增益将不等于1。图1所示的带有自举的射极输出电路可等效为一个如图2所示的RL串联电路。其中等效电阻R=Rb1+R\(_{b2}\);等效电感L=Cb·R\(_{b1}\)·Rb2。从图2可看出这种电路相当于一个有损耗的模拟电感。

这个电路的输入阻抗之所以有这样奇特的性质,其原因我们可以从分析该电路对一个阶跃函数信号的输入响应中看出来。所谓阶跃函数信号如图3所示,就是当t<0时U\(_{s}\)=0,t≥0时Us=1。当这个阶跃信号出现在图1所示电路的输入端时,最初阶跃信号上升的t=0瞬间内,由于自举的作用,该阶跃信号出现在放大器输入端的同时,也将出现在输出端O点和电路中的A点。在这个过程中C\(_{b}\)充电,并有如下关系:Us=U\(_{b}\)≈Uo≈U\(_{a}\),以致使Rb1中的电流几乎没有什么变化。而在以后t>0的过程中,由于阶跃信号值将维持不变,所以C\(_{b}\)将开始放电,Cb放电的结果使得A点电位将趋向回到原先的电位,即U\(_{a}\)将有所下降。这时Rb1下端的电位U\(_{a}\)将低于上端电位Us,即U\(_{b}\)>Ua,致使此时R\(_{b1}\)中的电流将随之按指数律增加,最后达到某一特定值。因此,从信号源的角度来看,该射极输出器的输入端电流刚开始很小,然后平稳地按近似指数律上升。输入电流的这一种变化过程,就好象是信号源接在一个有损电感负载上一样。

通常,放大器与信号源之间是通过电容耦合的,如图4所示。在这个电路中可以将耦合电容C\(_{s}\)视为信号源的一部分,这时的信号源将呈容性。图4电路可近似地等效为图5所示电路。图4所示电路的频率响应曲线,将有如图6所示的形式。显然,在fo=\(\frac{1}{2π}\)\(\sqrt{C}\)sC\(_{b}\)RbiR\(_{b2}\)这个频率附近,图4电路将出现一个电压增益的峰值,这个峰值通常为中频增益的2~3倍。这个峰值的出现,使得这时的电路不满足通常情形下增益等于1的射极跟随器特性。



现代音响设备不单要求能如实地再现声音信号的音强、音高、音色和音品等音质特征的本来面貌,而且要求对声音信号进行必要的修饰加工和美化。因此,在音频设备中,普遍地配置了各种音频信号的处理电路,这些电路中大多包含着由R、L、C组成的高通、低通、带通和带阻等滤波器,但是由于RC滤波器的Q值较低且特性不理想,而LC滤波器又由于在音频范围内使用的电感元件其体积、价格以及它的电磁屏蔽等问题,使传统的无源LC滤波器在普通音频设备中的使用受到许多限制。所以,近来由集成运算放大器或晶体管组成的电子模拟电感及LC滤波器越来越受到人们的重视。由前节的分析可知:自举射极输出器的输入阻抗具有电感特性,所以,从原理上看图1所示电路就是一个由单只晶体管组成的电子模拟电感。但在实际运用时,为进一步减少这个模拟电感的损耗,可将图1电路适当改动为图7所示电路。

图8是根据上述原则构成的一种实用音频放大器的十频段均衡器电路。图中BG\(_{11}\)组成均衡放大器,BG1~BG\(_{1}\)0分别组成10个模拟电感,它们分别与Cs1~Cs\(_{1}\)0串联谐振于f01~f\(_{0}\)10(各谐振频率之间相差约一个倍频程)。W1~W\(_{1}\)0共10只直滑式电位器,分别控制某一频率段的提升和衰减,当电位器的滑动臂接近最下端时,即将LC串联谐振电路接在由BG11组成的均衡放大器的反馈端,构成BG\(_{11}\)的射极交流旁路,使均衡放大器对该LC谐振频段的增益得到提升。相反当电位器滑动臂接近最上端时,即将LC串联谐振电路接在由BG11组成的均衡放大器的输出端,使输出交流旁路,均衡放大器对该LC谐振频段的增益被衰减。实际应用时,电路中各晶体管可选用高β、低噪音三极管(如塑封LM9014,它具有β>300且噪音低、线性度好等优点)。电路的各谐振频率f\(_{0}\)1~f010对应的C\(_{s1}\)~Cs10及C\(_{b1}\)~Cb10参考值见附表。(高泽涵)

