静态工作点及其稳定

1、电子技术基础与技能电子技术基础与技能三极管基本放大电路三极管基本放大电路 -静态工作点静态工作点提问提问 ：该电路有什么：该电路有什么特点？特点？一、旧知回顾一、旧知回顾(3分钟）分钟）1.1.基本共射放大电路基本共射放大电路1 1只有一个三极管作只有一个三极管作为放大元件为放大元件2 2 输入回路和输出回输入回路和输出回路的公共端是发射极路的公共端是发射极 一、旧知回顾一、旧知回顾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】指静态时放大电路直流电流通过的路径。l 画直流通路原则画直流通路原则 ：将电容视为开路将电容视为开路. .l 【交流通路交流通路】指输入交流信号时放大电

2、路l 交流信号流通的路径。l 画交流通路的原则画交流通路的原则：直流电源、电容视作短直流电源、电容视作短 l 路路 直流通路直流通路IBQRbIBQUBEQIEQRcUCBQ交流通路交流通路 练习练习【例2-5】画出下面图放大电路的直流通路和 交流通路。 (a)(a)放大电路放大电路解析l【解析】画直流通路的原则是交流信号视为零、交流信号视为零、电容视作开路电容视作开路，画交流通路的原则是直流电源电直流电源电源、电容视作短路源、电容视作短路。画法如图所示 (b)直流通路(c)交流通路二、新授课二、新授课（1 1）放大器的静态工作点）放大器的静态工作点静态静态是指放大器没有交流输入信号没有交流输

3、入信号时放大电路的直流直流工作状态。动态动态是指放大器有交流信号输入有交流信号输入时放大电路的工作状态。静态工作点静态工作点是指在静态情况下，放大器输入端的电流IBQ和电压UBEQ及输出端的电流ICQ和电压UCEQ在三极管输入输出特性曲线族上所确定的点，用表示。如下图所示: 二、新授课二、新授课二、新授课二、新授课l（2）设置合适静态工作点的必要性）设置合适静态工作点的必要性 放大器只有当静态工作点在放大区时，三极管才能不失真不失真地对信号进行放大。放大器的点设置不合适，将导致放大输出的信号产生失真。例如，在音频放大中表现为声音失真，在电视扫描放大电路中将表现为图像比例失真。由点设置不合适引起

4、的失真主要有截止失真截止失真和饱和失真饱和失真两类。一般来说，点总是设在三极管输出特性曲线放大区的中央。点过高或过低都将造成输出信号产生失真，可以通过调节电阻Rb来解决,如下表所示：二、新授课二、新授课二、新授课二、新授课l注意注意：当输入信号幅度过大时，即使设置了合适静态工作点，输出波形仍然会产生失真。因此共发射极放大电路一般在小信号下工作。二、新授课二、新授课l2.2.静态工作点的近似计算静态工作点的近似计算l 静态时，放大电路中各处的电压、电流各处的电压、电流均为直流量均为直流量。对直流通路作电路分析，求解输入、输出电路的电流、电压即放大电路的静态分析，从而确定出静态工作点Q。 二、新授

5、课二、新授课l以单管共射放大电路为例，其直流通路如右下图所示。设电路参数VCC、Rb、RC和三极管放大倍数已知，忽略三极管的UBEQ（硅管UBEQ0.7V，锗管UBEQ0.3V）,可以推导得： 二、新授课二、新授课bCCRVbRUVIBEQCCBQICQIBQ UCEQ VCCICQRC由上述公式求得的IB、 IC和UCE值即是静态工作点Q。IBQUBEQIEQRcUCBQ案例分析l【例2-5】用估算法计算静态工作点。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 在单管共射放大电路中，如下图所示，输入弱小的交流信号ui通过电容Cl的耦合送到三极管的基极和发射极，相当于基-射极间电压uBE发生了变化，于是引起iB、iC、uCE随之发生变化。uCE通过电容C隔离了直流成分，输出的只是放大信号放大信号的交流成分uo，而且uo与ui反相反相。放大器的工作原理 放大器的工作原理 l归纳归纳：在单管共射放大电路中，输出信号电压与输入信号电压频率相同，频率相同，相位相反，幅度被放大相位相反，幅度被放大，所有这种电路除了有电压放大作用还有电压倒相电压倒相作用。放大器静态工作点的

7、稳定l 在前面学到，放大电路要想实现放大不失真，必须设置合理的静态工作点Q。在共发射极基本放大电路中，可以通过VCC、Rb 、Rc等参数来确定静态工作点。但是由于这种电路的基极电流是基本固定的，当环境温度变化（或更换管子）引起管子参数变化时，会造成静态工作点不稳定，从而引起放大信号失真。放大器静态工作点的稳定l由于温度的变化温度的变化是影响静态工作点稳定的主要因素，下面我们就来讨论温度对静态工作点的影响。1.1.温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响 l 实验表明，温度升高会造成三极管的实验表明，温度升高会造成三极管的特性参数的变化特性参数的变化, ,主要会引起主要会引起I ICQCQ增

8、大，增大，造成静态工作点不稳定。温度对静态造成静态工作点不稳定。温度对静态工作点的影响，如右下图所示。工作点的影响，如右下图所示。具体过程具体过程（1）温度升高，特性参数ICBO增大，使ICQ增大；（2）温度升高，特性参数值增大，即使IB不变，由于IC=IB，则ICQ增大；（3）温度升高，特性参数UBEQ下降，由于 ，则ICQ增大。bBEQCCBQRUVI小结l可见，共发射极基本放大电路受温度影响极易造成静态工作点不稳定，因此，在实际应用中很少采用。为了能自动稳定静态工作点，常用的偏置电路包括分压式偏置电路、集电分压式偏置电路、集电极极- -基极偏置电路基极偏置电路等。l集电极集电极- -基极

9、偏置电路基极偏置电路能够克服三极管的ICBO和UBE的温度特性对ICQ的影响，但不利于克服变化对ICQ的影响分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路l分压式偏置放大电路及实物图如下。其中，基极下偏置电阻基极下偏置电阻Rb2可以使电源电压电源电压Vcc经Rb1与Rb2串联分压后为基极基极提供稳定电压提供稳定电压UBQ，发射极电阻Re的作用是稳定静态电流稳定静态电流IEQ（ICQ），发射极旁路电容CE的作用是提提供交流信号的通道供交流信号的通道，减少信号的损耗，使放大器放大能力不会因为RE而降低。分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路稳定静态工作点的原理稳定静态工作点的原理稳定静态工作点的原理稳定静态工

10、作点的原理l(1)温度升高，则引起ICQ增大，则IEQ流经Re产生的l电压UEQ也随之增大；l(2)而UEQ=UBQ-UBEQ，因为UBQ是电源电压Vcc经Rb1、Rb2串联分压后得到的稳定值稳定值，所以UBEQ将减小。此l时，IBQ减小，ICQ也将减小。l上述过程可表示为：稳定静态工作点的原理稳定静态工作点的原理l所以，分压式偏置放大电路具有自动调整功能，当当ICQ要增加时，电路不让其增加；要增加时，电路不让其增加；当当ICQ要减小时，电路不让其减小；从而迫要减小时，电路不让其减小；从而迫使使ICQ稳定稳定。所以该电路具有稳定静态工作点的作用。l【稳定条件】IRb2IBQ 静态工作点的估算静态工作点的估算l计算静态工作点时，固定偏置电路是先计先计算算IBQ,再算再算ICQ,最后计算最后计算UCEQ.分压式偏置电路则是先计算先计算ICQ，再计算，再计算IBQ，最后计算，最后计算UCEQ。根据l得到：CCb2b1b2BQV