靜態(tài)工作點(diǎn)及其穩(wěn)定

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能三極管基本放大電路三極管基本放大電路 -靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)提問(wèn)提問(wèn) ：該電路有什么：該電路有什么特點(diǎn)？特點(diǎn)？一、舊知回顧一、舊知回顧(3分鐘）分鐘）1.1.基本共射放大電路基本共射放大電路1 1只有一個(gè)三極管作只有一個(gè)三極管作為放大元件為放大元件2 2 輸入回路和輸出回輸入回路和輸出回路的公共端是發(fā)射極路的公共端是發(fā)射極 一、舊知回顧一、舊知回顧l直流通路和交流通路直流通路和交流通路 l【直流通路直流通路】指靜態(tài)時(shí)放大電路直流電流通過(guò)的路徑。l 畫(huà)直流通路原則畫(huà)直流通路原則 ：將電容視為開(kāi)路將電容視為開(kāi)路. .l 【交流通路交流通路】指輸入交流信號(hào)時(shí)放大電

2、路l 交流信號(hào)流通的路徑。l 畫(huà)交流通路的原則畫(huà)交流通路的原則：直流電源、電容視作短直流電源、電容視作短 l 路路 直流通路直流通路IBQRbIBQUBEQIEQRcUCBQ交流通路交流通路 練習(xí)練習(xí)【例2-5】畫(huà)出下面圖放大電路的直流通路和 交流通路。 (a)(a)放大電路放大電路解析l【解析】畫(huà)直流通路的原則是交流信號(hào)視為零、交流信號(hào)視為零、電容視作開(kāi)路電容視作開(kāi)路，畫(huà)交流通路的原則是直流電源電直流電源電源、電容視作短路源、電容視作短路。畫(huà)法如圖所示 (b)直流通路(c)交流通路二、新授課二、新授課（1 1）放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)）放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)靜態(tài)是指放大器沒(méi)有交流輸入信號(hào)沒(méi)有交流輸

3、入信號(hào)時(shí)放大電路的直流直流工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)是指放大器有交流信號(hào)輸入有交流信號(hào)輸入時(shí)放大電路的工作狀態(tài)。靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)是指在靜態(tài)情況下，放大器輸入端的電流IBQ和電壓UBEQ及輸出端的電流ICQ和電壓UCEQ在三極管輸入輸出特性曲線(xiàn)族上所確定的點(diǎn)，用表示。如下圖所示: 二、新授課二、新授課二、新授課二、新授課l（2）設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性）設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)的必要性 放大器只有當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)在放大區(qū)時(shí)，三極管才能不失真不失真地對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。放大器的點(diǎn)設(shè)置不合適，將導(dǎo)致放大輸出的信號(hào)產(chǎn)生失真。例如，在音頻放大中表現(xiàn)為聲音失真，在電視掃描放大電路中將表現(xiàn)為圖像比例失真。由點(diǎn)設(shè)置不合適引起

4、的失真主要有截止失真截止失真和飽和失真飽和失真兩類(lèi)。一般來(lái)說(shuō)，點(diǎn)總是設(shè)在三極管輸出特性曲線(xiàn)放大區(qū)的中央。點(diǎn)過(guò)高或過(guò)低都將造成輸出信號(hào)產(chǎn)生失真，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電阻Rb來(lái)解決,如下表所示：二、新授課二、新授課二、新授課二、新授課l注意注意：當(dāng)輸入信號(hào)幅度過(guò)大時(shí)，即使設(shè)置了合適靜態(tài)工作點(diǎn)，輸出波形仍然會(huì)產(chǎn)生失真。因此共發(fā)射極放大電路一般在小信號(hào)下工作。二、新授課二、新授課l2.2.靜態(tài)工作點(diǎn)的近似計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)的近似計(jì)算l 靜態(tài)時(shí)，放大電路中各處的電壓、電流各處的電壓、電流均為直流量均為直流量。對(duì)直流通路作電路分析，求解輸入、輸出電路的電流、電壓即放大電路的靜態(tài)分析，從而確定出靜態(tài)工作點(diǎn)Q。 二、新授

5、課二、新授課l以單管共射放大電路為例，其直流通路如右下圖所示。設(shè)電路參數(shù)VCC、Rb、RC和三極管放大倍數(shù)已知，忽略三極管的UBEQ（硅管UBEQ0.7V，鍺管UBEQ0.3V）,可以推導(dǎo)得： 二、新授課二、新授課bCCRVbRUVIBEQCCBQICQIBQ UCEQ VCCICQRC由上述公式求得的IB、 IC和UCE值即是靜態(tài)工作點(diǎn)Q。IBQUBEQIEQRcUCBQ案例分析l【例2-5】用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：VCC12V，RC=4k，Rb=300k，=37.5，忽略UBEQ。l【解析】mAIIBQCQ5 . 1105 . 11045 .3735VVRIVUCCQCCCEQ610

6、4105 . 11233ARVIbCCBQ40104103001253放大器的工作原理 l 在單管共射放大電路中，如下圖所示，輸入弱小的交流信號(hào)ui通過(guò)電容Cl的耦合送到三極管的基極和發(fā)射極，相當(dāng)于基-射極間電壓uBE發(fā)生了變化，于是引起iB、iC、uCE隨之發(fā)生變化。uCE通過(guò)電容C隔離了直流成分，輸出的只是放大信號(hào)放大信號(hào)的交流成分uo，而且uo與ui反相反相。放大器的工作原理 放大器的工作原理 l歸納歸納：在單管共射放大電路中，輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓頻率相同，頻率相同，相位相反，幅度被放大相位相反，幅度被放大，所有這種電路除了有電壓放大作用還有電壓倒相電壓倒相作用。放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的

7、穩(wěn)定l 在前面學(xué)到，放大電路要想實(shí)現(xiàn)放大不失真，必須設(shè)置合理的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。在共發(fā)射極基本放大電路中，可以通過(guò)VCC、Rb 、Rc等參數(shù)來(lái)確定靜態(tài)工作點(diǎn)。但是由于這種電路的基極電流是基本固定的，當(dāng)環(huán)境溫度變化（或更換管子）引起管子參數(shù)變化時(shí)，會(huì)造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，從而引起放大信號(hào)失真。放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定l由于溫度的變化溫度的變化是影響靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的主要因素，下面我們就來(lái)討論溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。1.1.溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響 l 實(shí)驗(yàn)表明，溫度升高會(huì)造成三極管的實(shí)驗(yàn)表明，溫度升高會(huì)造成三極管的特性參數(shù)的變化特性參數(shù)的變化, ,主要會(huì)引起主要會(huì)引起I ICQCQ增

8、大，增大，造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。溫度對(duì)靜態(tài)造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響，如右下圖所示。工作點(diǎn)的影響，如右下圖所示。具體過(guò)程具體過(guò)程（1）溫度升高，特性參數(shù)ICBO增大，使ICQ增大；（2）溫度升高，特性參數(shù)值增大，即使IB不變，由于IC=IB，則ICQ增大；（3）溫度升高，特性參數(shù)UBEQ下降，由于 ，則ICQ增大。bBEQCCBQRUVI小結(jié)l可見(jiàn)，共發(fā)射極基本放大電路受溫度影響極易造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，因此，在實(shí)際應(yīng)用中很少采用。為了能自動(dòng)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，常用的偏置電路包括分壓式偏置電路、集電分壓式偏置電路、集電極極- -基極偏置電路基極偏置電路等。l集電極集電極- -基極

9、偏置電路基極偏置電路能夠克服三極管的ICBO和UBE的溫度特性對(duì)ICQ的影響，但不利于克服變化對(duì)ICQ的影響分壓式偏置放大電路分壓式偏置放大電路l分壓式偏置放大電路及實(shí)物圖如下。其中，基極下偏置電阻基極下偏置電阻Rb2可以使電源電壓電源電壓Vcc經(jīng)Rb1與Rb2串聯(lián)分壓后為基極基極提供穩(wěn)定電壓提供穩(wěn)定電壓UBQ，發(fā)射極電阻Re的作用是穩(wěn)定靜態(tài)電流穩(wěn)定靜態(tài)電流IEQ（ICQ），發(fā)射極旁路電容CE的作用是提提供交流信號(hào)的通道供交流信號(hào)的通道，減少信號(hào)的損耗，使放大器放大能力不會(huì)因?yàn)镽E而降低。分壓式偏置放大電路分壓式偏置放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理穩(wěn)定靜態(tài)工

10、作點(diǎn)的原理l(1)溫度升高，則引起ICQ增大，則IEQ流經(jīng)Re產(chǎn)生的l電壓UEQ也隨之增大；l(2)而UEQ=UBQ-UBEQ，因?yàn)閁BQ是電源電壓Vcc經(jīng)Rb1、Rb2串聯(lián)分壓后得到的穩(wěn)定值穩(wěn)定值，所以UBEQ將減小。此l時(shí)，IBQ減小，ICQ也將減小。l上述過(guò)程可表示為：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理l所以，分壓式偏置放大電路具有自動(dòng)調(diào)整功能，當(dāng)當(dāng)ICQ要增加時(shí)，電路不讓其增加；要增加時(shí)，電路不讓其增加；當(dāng)當(dāng)ICQ要減小時(shí)，電路不讓其減??；從而迫要減小時(shí)，電路不讓其減小；從而迫使使ICQ穩(wěn)定穩(wěn)定。所以該電路具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。l【穩(wěn)定條件】IRb2IBQ 靜態(tài)工作點(diǎn)的估算靜態(tài)工作點(diǎn)的估算l計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，固定偏置電路是先計(jì)先計(jì)算算IBQ,再算再算ICQ,最后計(jì)算最后計(jì)算UCEQ.分壓式偏置電路則是先計(jì)算先計(jì)算ICQ，再計(jì)算，再計(jì)算IBQ，最后計(jì)算，最后計(jì)算UCEQ。根據(jù)l得到：CCb2b1b2BQV