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晶体三极管放大电路静态工作点稳定的重要性讲解1

郭嘉 发布于 2021-11-05 10:30
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大家好!我是张飞实战电子郭嘉老师,今天给大家分享晶体三极管放大电路静态工作点稳定的重要性。


静态工作点不但决定了电路是否会产生失真,而且还影响其电流放大倍数、输入电阻等动态参数。实际上,电源电压的波动、元件的老化以及因温度变化引起的晶体三极管参数的变化,都会造成静态工作点的不稳定,从而使动态参数不稳定,有时电路无法正常工作。在引起Q点诸多不稳定因素当中,温度对晶体管的参数的影响是最为重要的。

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绿线是20℃时的输出特性曲线,蓝线为40℃时的输出特性曲线,从图可知,当环境温度升高时,晶体管的电流放大倍数β增大,穿透电流Iceo也会随之增大。这一现象集中表现为Icq明显增大,共射电路中晶体管的压降Uce将减小,Q点会沿着直流负载线上移动到Q’,向饱和区变化,而要想使之回到原来位置,必须要减小基极电流Ibq。可以想想,当温度降低时,Q点将沿直流负载线下移,向截止区变化,要想使之基本不变,则必须增大Ibq。

由此可见,所谓的稳定的Q点,通常是指在环境温度变化时静态工作集电极电流Icq和管压降Uceq基本不变,即Q点在晶体管输出特性坐标平面中的位置基本不变,而且必须依靠Ibq的变化来抵消Icq和Uceq的变化。常用引入直流负反馈或温度补偿的方法使Ibq在温度变化时产生与Icq相反的变化。

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  图(1) 直接耦合电路            图(2):图(1)和图(3)直流通路

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图(3)阻容耦合电路


上图是典型的静态工作点稳定电路,1、电路组成和Q点稳定电路的原理,图(1)为直接耦合电路;图(2):图(1)和图(3)有相同的直流通路;图(3)阻容耦合方式


在图(2)所示的电路中,节点B的电流方程为,I2=I1+Ibq,为了稳定Q点,通常使参数的选取满足I1》Ibq,因此I2≈I1,B点电位为Ubq≈Rb1*VCC/(Rb1+Rb2),从这个世子可以看出,基极的电位几乎仅决定Rb1与Rb2对VCC的分压,而与环境温度无关,即当温度变化时Ubq基本不变。


当温度升高时,集电极Ic电流增大,必然Ie电流也会相应的增大,因而三极管发射极的负反馈电阻Re上的电压Ue也会随之增大。Q3三极管的be两端压降减小,即Vbe减小,Ib减小,Ic必然也会相应的减小,这样就实现了负反馈,因此Ubq基本不变。而Ube=Ub-Ue,所以Ube必然减小,导致Ib基极电流减小,Ic也会随之相应的减小。结果就是,Ic随着温度升高而增加的部分几乎被由于Ib减小的部分相抵消了,Ic基本不变,Uce也将基本不变,从而Q点在三极管的输出特性坐标平面上基本保持不变。可将上述过程简写为:

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当温度降低时,各物理量向相反方向变化,Ic和Uce基本不变。不难看出,在反馈过程中,负反馈电阻Re,起到至关重要的作用。当晶体三极管的输出回路电流Ic变化时,通过Re两端的压降变化来影响b-e间的电压,从而使Ib向相反方向变化,达到稳定Q点的目的。这种讲输出量Ic通过一定的方式,利用Re将Ic的变化转换成电压的方式,引回到输入回路影响输入量Ube的措施就叫反馈。由于反馈的结果对输出量的变化减小,顾称作负反馈。又由于反馈出现在直流通路中,故称为直流负反馈。Re为直流负反馈电阻。



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