晶體三極管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

靜態(tài)工作點(diǎn)一般在三極管放大電路中，三極管靜態(tài)工作點(diǎn)是指交流信號為0時，三極管處于直流放大狀態(tài)，得到的電流、電壓的數(shù)值可用晶體管特性曲線上一個確定的點(diǎn)表示，這個點(diǎn)習(xí)慣上稱為“靜態(tài)工作點(diǎn)Q” 。工程師設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的目的就是讓放大的交流信號加入到這個放大電路中時，無論是上半周還是下半周都能滿足三極管be的正偏電壓。Ce反向偏置的三極管放大狀態(tài)。

靜態(tài)工作點(diǎn)不但決定了電路是否會產(chǎn)生失真，而且還影響其電流放大倍數(shù)、輸入電阻等動態(tài)參數(shù)。實(shí)際上，電源電壓的波動、元件的老化以及因溫度變化引起的晶體三極管參數(shù)的變化，都會造成靜態(tài)工作點(diǎn)的不穩(wěn)定，從而使動態(tài)參數(shù)不穩(wěn)定，有時電路無法正常工作。在引起Q點(diǎn)諸多不穩(wěn)定因素當(dāng)中，溫度對晶體管的參數(shù)的影響是最為重要的。

綠線是20℃時的輸出特性曲線，藍(lán)線為40℃時的輸出特性曲線，從圖可知，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，晶體管的電流放大倍數(shù)β增大，穿透電流Iceo也會隨之增大。這一現(xiàn)象集中表現(xiàn)為Icq明顯增大，共射電路中晶體管的壓降Uce將減小，Q點(diǎn)會沿著直流負(fù)載線上移動到Q’，向飽和區(qū)變化，而要想使之回到原來位置，必須要減小基極電流Ibq?？梢韵胂耄?dāng)溫度降低時，Q點(diǎn)將沿直流負(fù)載線下移，向截止區(qū)變化，要想使之基本不變，則必須增大Ibq。

由此可見，所謂的穩(wěn)定的Q點(diǎn)，通常是指在環(huán)境溫度變化時靜態(tài)工作集電極電流Icq和管壓降Uceq基本不變，即Q點(diǎn)在晶體管輸出特性坐標(biāo)平面中的位置基本不變，而且必須依靠Ibq的變化來抵消Icq和Uceq的變化。常用引入直流負(fù)反饋或溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ笽bq在溫度變化時產(chǎn)生與Icq相反的變化。

上圖是典型的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，1、電路組成和Q點(diǎn)穩(wěn)定電路的原理，圖（1）為直接耦合電路；圖（2）：圖（1）和圖（3）有相同的直流通路；圖（3）阻容耦合方式

在圖（2）所示的電路中，節(jié)點(diǎn)B的電流方程為，I2=I1+Ibq，為了穩(wěn)定Q點(diǎn)，通常使參數(shù)的選取滿足I1》Ibq，因此I2≈I1，B點(diǎn)電位為Ubq≈Rb1*VCC/（Rb1+Rb2），從這個世子可以看出，基極的電位幾乎僅決定Rb1與Rb2對VCC的分壓，而與環(huán)境溫度無關(guān)，即當(dāng)溫度變化時Ubq基本不變。

當(dāng)溫度升高時，集電極Ic電流增大，必然Ie電流也會相應(yīng)的增大，因而三極管發(fā)射極的負(fù)反饋電阻Re上的電壓Ue也會隨之增大。Q3三極管的be兩端壓降減小，即Vbe減小，Ib減小，Ic必然也會相應(yīng)的減小，這樣就實(shí)現(xiàn)了負(fù)反饋，因此Ubq基本不變。而Ube=Ub-Ue，所以Ube必然減小，導(dǎo)致Ib基極電流減小，Ic也會隨之相應(yīng)的減小。結(jié)果就是，Ic隨著溫度升高而增加的部分幾乎被由于Ib減小的部分相抵消了，Ic基本不變，Uce也將基本不變，從而Q點(diǎn)在三極管的輸出特性坐標(biāo)平面上基本保持不變?？蓪⑸鲜鲞^程簡寫為：T（℃）

——Ic（Ie）——Ue（Ubq基本保持不變）——Ube——Ib——Ic。

當(dāng)溫度降低時，各物理量向相反方向變化，Ic和Uce基本不變。不難看出，在反饋過程中，負(fù)反饋電阻Re，起到至關(guān)重要的作用。當(dāng)晶體三極管的輸出回路電流Ic變化時，通過Re兩端的壓降變化來影響b-e間的電壓，從而使Ib向相反方向變化，達(dá)到穩(wěn)定Q點(diǎn)的目的。這種講輸出量Ic通過一定的方式，利用Re將Ic的變化轉(zhuǎn)換成電壓的方式，引回到輸入回路影響輸入量Ube的措施就叫反饋。由于反饋的結(jié)果對輸出量的變化減小，顧稱作負(fù)反饋。又由于反饋出現(xiàn)在直流通路中，故稱為直流負(fù)反饋。Re為直流負(fù)反饋電阻。

靜態(tài)工作點(diǎn)的估算：

Ii》》Ibq， Ubq=VCC*Rb1/（Rb1+Rb2），

發(fā)射極電流Ibq=（Ubq-Ubeq）/Re

由于Icq=Ieq，管壓降Uceq≈VCC-Icq（Rc+Re）

基極電流 Ibq=Ieq/（1+β）

此時應(yīng)當(dāng)指出，不管電路參數(shù)是否滿足Ii》》Ibq，Re的負(fù)反饋?zhàn)饔枚际谴嬖诘摹?/p>

利用戴維南定理可知，

Vbb=VCC*Rb1/（Rb1+Rb2），Rb=Rb1//Rb2，列輸入回路方程，Vbb=Ibq*Rb+Ubeq+IeqRe，可得Ieq=（Vbb-Ube）/（Rb/（1+β）+Re），當(dāng)Re》》Rb/（1+β），即（1+β）Re》》Rb時，Ieq的表達(dá)式與（1+β）Re與Rb1和Rb2的大小關(guān)系來判斷Ii》》Ibq。

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