静态工作点的稳定及其偏置电路wzl
稳定静态工作点的原理
稳定静态工作点的原理引言：稳定静态工作点是电子电路设计中的关键概念，它决定了电路的性能和稳定性。
本文将介绍稳定静态工作点的原理及其在电路设计中的应用。
一、静态工作点的定义静态工作点，又称为Q点，是指电子设备在正常工作状态下的电流、电压值。
在直流偏置电路中，静态工作点通常指电子元件的偏置电压和偏置电流。
二、稳定静态工作点的重要性稳定静态工作点对电路的性能和可靠性有着直接的影响。
当电路工作在稳定的静态工作点附近时，才能保证电路具有良好的线性和稳定的放大特性。
否则，电路可能会出现失真，引起性能下降或损坏。
三、稳定静态工作点的原理稳定静态工作点的原理涉及到电子元件的特性及其在电路中的组合应用。
1. 二极管的偏置原理在直流偏置电路中，使用二极管可以将电路稳定在合适的工作区域。
- 单端供电电路：二极管的偏置原理是通过在电路中引入一个偏置电压来使二极管正常导通或截止，从而实现稳定的静态工作点。
- 双端供电电路：二极管的偏置原理是通过在电路中设置偏置电阻，使得二极管的工作在其正常工作区域内。
2. 晶体管的偏置原理晶体管是一种利用半导体材料制成的三端元件。
在电路中，适当地偏置晶体管能够稳定静态工作点。
- 单管放大电路：使用共发射器或共集极放大电路可以实现晶体管的稳定偏置，通过电流分配、电压分配的原理使得静态工作点在合适的位置。
- 双管放大电路：差动放大电路使用两个晶体管，通过差模信号的输入和共模信号的偏置来达到稳定静态工作点。
四、稳定静态工作点的应用稳定静态工作点在电路设计中具有广泛的应用。
1. 放大器设计：稳定静态工作点使得放大器在放大信号时具有高增益和低失真。
在放大器设计中，通常会通过调整偏置电压和偏置电流来实现静态工作点的稳定。
2. 电源设计：电源稳定器是一种保持直流输出电压稳定的电路。
稳定静态工作点是电源稳定器稳定输出电压的重要因素之一。
3. 模拟电路设计：在运算放大器、滤波器等模拟电路中，稳定静态工作点的设计对于保证电路的性能和稳定性至关重要。
第07讲 静态工作点的稳定电路
+VCC Rc Rb2 UBQ Rb1 I2 B IB I1 Re IC
T
UE IE
通过一定的方式(利用 这种将输出量 (IC) 通过一定的方式 利用 Re 将 IC的变化 转化成电压的变化)引回到输入回路来影响输入量 转化成电压的变化 引回到输入回路来影响输入量 (UBE) 由于反馈的结果使输出量的变化减小， 的措施称为反馈;由于反馈的结果使输出量的变化减小 的措施称为反馈 由于反馈的结果使输出量的变化减小， 故称为负反馈； 由于反馈出现在直流通路之中， 故称为负反馈；又由于反馈出现在直流通路之中，故称 为直流负反馈。 为直流负反馈。 Re为负反馈电阻
IB
T
β ICEO
Q
2
温度对U 温度对 BE的影响 iB
50ºC
E C − U BE IB = RB
25 ºC T IB uBE IC
3
UBE
温度对β值及 温度对β值及ICEO的影响 T β、 ICEO IC 总的效果是： 总的效果是： iC Q´ ´ Q uCE
4
温度上升时， 温度上升时， 输出特性曲 线上移， 线上移，造 点上移。 成Q点上移。 点上移
Ii
+
U i Rb
•
•
Ib
β Ib
Rc RL
•
+
•
rbe
Uo
Ri +VCC Ro
-
输出电阻
Ro = Rc
+ ui Rb2 Rc C1 + Rb1 + T C2
+
P + RL uo Re Ce -
由于C 由于 E的存 在，交流性 能不受影响
14
若去掉C 若去掉 E
静态工作点稳定偏置电路、共集基
设计原则与步骤
3. 设计偏置电路
根据设计原则，设计出能够稳定静态工作点的偏置电路。
4. 仿真验证
使用仿真软件对设计的偏置电路进行验证，检查其性能是否满足 要求。
5. 实际测试
搭建实际电路，进行测试以验证设计的有效性。
参数选择与优化
元件参数
电源电压和电流
根据电路性能需求，选择合适的电阻、电容、 电感等元件参数。
https://
静态工作点稳定偏置 电路与共集基
xx年xx月xx日
• 静态工作点稳定偏置电路概述 • 共集基的应用与特性 • 静态工作点稳定偏置电路与共集
基的关系 • 静态工作点稳定偏置电路的设计
与优化 • 共集基的未来发展与展望
目录
01
静态工作点稳定偏置电路 概述
共集基在新型电子设备中的应用前景
物联网设备
共集基在物联网设备中具有广泛的应用前景，如传感器、无线通信 模块等，能够提供高效、低功耗的信号处理解决方案。
人工智能硬件
共集基在人工智能硬件中可用于实现神经网络加速器、信号处理器 等，有助于提高人工智能系统的计算效率和能效比。
生物医疗电子设备
共集基在生物医疗电子设备中具有重要应用价值，如生理信号监测、 药物释放等，能够提供高精度、低噪声的信号处理解决方案。
电路
1. 搭建实际电路，确保元件安装正确、连线无误。
03
2. 对电路进行初步测试，检查是否存在明显的故障或问题。
电路调试与测试
3. 使用调试工具对电路进行细致的调 试，解决存在的问题。
4. 记录调试过程中的问题和解决方法， 为后续设计和优化提供参考。
电路调试与测试
01
https://
静态工作点稳定偏置电路对共集基的影响
10-2稳定静态工作点的典型电路及其原理
T
分压偏置共射放大电路
IC
VE VB 固定 UBE
IC
IB
稳定静态工作点的典型电路及其原理
（3）引入负反馈和温度补偿稳定Q点
+Vcc
Rb1
Rc
C2
C1
+
RT
ui Rb2 t
-
Rb3
+
RL
uo
Re Ce
-
T
UD
VB
IC
VE
UBE
IB
IC
IB Rb
IB
VT(℃)
IC
β
IB
IC
稳定静态工作点的典型电路及其原理
RB1
CV1+B
+
RS eS–+
ui RB2 –
I1
IC
+UCC
RC IB
+C2 引入直+流
I2 RE
VE +
R负L 反u馈o
CE
–
合理选择RB1和RB2，使得满足： I2 >>IB ， VB >>UBE
稳定静态工作点的典型电路及其原理
稳定静态工作点的典型电路及其原理
（1）二极管温度补偿电路
I Rb
VCC UBEQ Rb
VCC Rb
IRb IR IB
I Rb
IB
IR
稳定静态工作点的典型电路及其原理
（2） 直流负反馈Q点稳定电路
Rb
直流电压负反馈
直流电流负反馈
稳定静态工作点的典型电路及其原理
稳定静态工作点的偏置电路
5.2.4
稳定静态工作点的放大电路
1. 温度对于Q点的影响
UBE T
ICBO
ICEO
IC
Q点上移
固定偏置电路
1
iC
温度上升时，输出 特性曲线上移，造 成Q点上移。
Q´ Q uCE
2
2.稳定静态工作点的方法
使外界环境处于恒温状态
从放大电路自身考虑（改进电路）
思想
当T↑、IC ↑，能够自动减 少IB，从而抑制Q点的变化。 （分压式偏置电路）
3
3.分压式偏置电路
a. 电路结构：
+UCC Rb1 I C1 IB IR Re Ce
Rc C2
RL
ui
Rb2
uo
4
+UCC Rb1
I C1 Rc C2
偏置电阻Rb1、Rb2的作用
I＝IR＋IB 选择参数使IR>>IB, 则I≈IR ，故基极电位为：
IB
IR Re RL Ce
Rb 2 UB U CC Rb1 Rb 2
uo
发射极电阻Re的作用
保证使 UB>>UBE
ui
Rb2
U B U BE U B IE Re Re
静态分析（根据直流通路分析）
估算法：
UB
Rb 2 U CC Rb1 Rb 2
U E U B U BE
I EQ UE I CQ Re
I EQ 1
Re
直流通路
I BQ
8
静态工作点的设置及稳定
),+
移到负载线上方 /# 处， 接近饱和区， 在交流信号输入时就会形成 输出波形上下不对称， 即出现失真。另外， 晶体管老化也会使其 特性曲线变化， 从而引起失真。
图: 电源电压的波动
图;
图电池的
陈旧、 老化， 电压的降低等造成放大电路直流负载线向左下方移 动， 静点从 / 移到 /# ， 从而引起失真 ) 如图 ; + 。 温度变化影响晶体管输出特性曲线 电阻和电容量值虽然 也会随温度变化而略有变化， 但与温度对晶体管输出特性的影响 相比就微乎其微了。随着温度的升高， 晶体管的 -0.= 和 ! 等参数 随之增大，都会导致 -0 增大，晶体管的整个输出特性会向上移 动。 但由于直流负载线位置不变， 因此， 静点就从 / 移到 /# ， 接近 饱和区 ) 如图 < + 。 当输入信号略有增大时， 就会出现饱和失真， 严 重时放大电路将无法正常工作。 上述几种因素中， 温度变化是影响静点稳定的最主要因素。 如何获得稳定的静态工作点 从上面的讨论可知： 尽管造成静点的漂移有许多因素， 但引 起的后果是相同的， 就是使集电极电流 -0 和静态电压 102 发生变 化。为了克服这种变化， 一般都采用反馈控制的方法， 即将集电 极电流和电压反过来作用到输入回路， 影响基极电流的大小， 以 平衡集电极电流和电压的变化。只要电路参数安排得当， 就可以
这样在教练上改变中锉削站立姿势那一部分的录像片并口诀去自我训练因为钻孔只要掌握了方过去教师一统练习场的局面实行了以告诉学生一边看片一边想黑板上的口和步骤就可以进行操作训练又因为钻学生为主体达到师生互动练习场上没教学生在想中去理解回味体验录像孔没有前后动作上的协调所以完全可以课题训练时先把錾片和口诀的意义
图 / 所示是几种引入负反馈的稳定静点的电路， 其中 ) . + 为
基本放大电路静态工作点和动态工作点分析及分压式偏置电路
基本放大电路静态工作点和动态工作点分析及分压式偏置电路
基本放大电路是一种用于放大电信号的电路,通常由放大器、反馈电路和偏置电路组成。
在该电路中,静态工作点指的是放大器的DC偏置电压,动态工作点则是放大信号时的电压。
静态工作点确定了放大器的偏置情况,决定了放大器的直流增益和输出电平。
当输入信号为0时,放大器将输出静态工作点的电平。
静态工作点通常需要尽可能稳定地保持在中心位置,如果过于偏离中心,则可能会引起偏差和谐波。
动态工作点则取决于放大信号的振幅和频率。
在放大信号时,动态工作点会不断变化,但要保证不偏离放大器交流增益的线性范围。
如果动态工作点超过放大器的线性范围,输出电平将不再像输入信号一样线性地变化,而会出现失真。
分压式偏置电路是一种常用的偏置电路,在基本放大电路中常用。
该电路是由电阻分压器和电容耦合器组成的。
它的作用是提供放大器所需的基准电压（静态工作点）,以实现稳定的放大器工作。
分压式偏置电路的核心思想是通过对基准电路进行电压分压,从而产生合适的直流电平。
该电路中的电容器可滤除分压电路中传入放大器的直流成分,同时保持交流信号不受影响。
通过调整分压电路的参数,可以实现在不同的放大器电路中获得符合要求的静态工作点。
简述分压式射极偏置电路稳定静态工作点的原理。
简述分压式射极偏置电路稳定静态工作点的原理。
分压式射极偏置电路是在单端射极偏置电路的基础上，进一步发展而来的，它的特点是能够增大输出电压，减少电路的损耗，以及实现匹配更高的稳定静态工作点。
稳定静态工作点是指射极偏置电路中，射极电流和射极电压同时发生变化，并在恒定的平衡状态下运行的工作点。
稳定静态工作点的理论基础是射极偏置电路的工作原理，通过电路的设计，使射极电流与电压成正比，以达到稳定的静态工作点。
分压式射极偏置电路稳定静态工作点的原理如下：该电路通过在普通射极偏置电路中添加电容器，使得射极电流和电压在一定范围内稳定，从而实现稳定的静态工作点。
当普通射极偏置电路运行时，射极电流会随射极电压的变化而变化，而电容器可以把射极电流与射极电压分开，使得射极电流不随射极电压的变化而变化，这样，射极电流和电压就在一定范围内稳定，实现稳定的静态工作点。
此外，分压式射极偏置电路还可以增大输出电压，因为该电路的设计可以利用射极电流将电压提高，达到更高的峰值，增加电路的输出电压。
另外，分压式射极偏置电路也可以降低电路损耗，因为它可以有效减少电容器对电路的损耗，从而降低总体的损耗。
总之，分压式射极偏置电路是一种可以有效实现稳定静态工作点、增大输出电压、降低电路损耗的电路，可用于微波放大器、电视收音机等装置的偏置电路，具有很大的应用价值。
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2.4.1 温度对工作点的影响
1. 温度变化对ICBO的影响
T↑→ICBO↑,温度每升高10oC,
ICB总O↑之一倍： ICEO=(1+β)ICBO增加 温度T 输出特性曲线上移
2. 温度I变CB化O对输入特IC性EO曲线的影响
TT使↑基→极U电BE↓V流,BI温BE上度升每。升高I1BoC, UBE↓I2C.5mv，
RC RB1
+U CC C2 +
V
+
RL uo
RB2
RE
+ Leabharlann E－（2）求电压放大倍数
rbe300(1)I2E6Q300(150)12.66511001.1k
33
Au
RL
rbe
50 3368
1.1
（3）求输入电阻和输出电阻
R iR B/1R /B/2r /b e2/0 1 //0 1 /.10 .9k 9 4 R oR C3 k
似乎I2越大越好，但是 RB1、RB2太小，将增加损 耗，降低输入电阻。因此
一般取几十k。
四、动态分析
1. 交流通道
+EC
Rb1 C1
ui Rb2
RC
C2
BC
E
RL
RE
uo
CE
电容短路,直流电源短路， 画出交流通道
ib
ic
交
ii
BC
流
i1 i2
通 道
ui Rb1 Rb2
E RC
RL uo
.
2
•
Ii
“Q”过高引起饱和失真
集电极临界
iC ICS iC
饱和电流
Q
O tO
O
t
V CC uuCCEE
静态是基础 动态是目的
NPN 管： 底部失真为饱和失真。
小结：
T
IC
Q
固定偏置电路的Q点是不稳定的。 Q点不稳定
可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，
从而导致失真。
为此，需要改进偏置电路，当温度升高时, 能够自动减少IB， IB IC ，从而抑制Q点 的变化。保持Q点基本稳定。
Ro= RC
例 ： 图 示 电 路 （ 接 CE ） ， 已 知 UCC=12V ， RB1=20kΩ ， RB2=10kΩ，RC=3kΩ，RE=2kΩ，RL=3kΩ，β=50。试估 算静态工作点，并求电压放大倍数、输入电阻和输出电
阻。
解：（1）用估算法计算静态工作点
UB
R B2 RB1 RB2
UBI2RB2
RB2 RB1 RB2
EC
U B E U B U E U B IE R E
电容开路,画出直流通道
ICIEUBR EUBEU RE B
+EC
RB1 I1 RC
C1
IB
T
RB2 I2
RE1
RE2
直流通路
IBQ
IEQ
1
UCEQUCCICQ(Rc Re)
IC
UB RE
可以认为与温度无关。
RB1 C1
I1 RC IB
ui
RB2
I2 RE
五. 电容CE的作用：
+EC
C2
问题1：如果去掉CE， 放大倍数怎样？
RL CE
射极偏置电路中， CE既
可以使其具有温度稳定
uo
性，又可以使其具有与 固定偏流电路相同的动
态指标。
CE的作用：交流通路中， CE将RE短路，RE 对交流不起作用，放大倍数不受影响。
•
•
Ib
Ic
微
BC
变 等 效
I1
I2 rbe
•
Ib
•
Ui
E
RC
RL
•
Uo
电
Rb1 Rb2
路
3. 性能参数指标
•
•
•
Ii
Ib
Ic
BC
I1
I2 rbe
•
Ib
•
Ui
E
RC
RL
Rb1 Rb2
•
Uo
RL= RC // RL
Au
RL rbe
Ri= Rb1// Rb2// rbe
2(6m)V rbe30( 0)(1)IE(m)A
+VCC
Rb1 C1
RC
C2
BC
ui Rb2
E RL
Re
u
Ce
o
+EC
RB1 C1
u RB2
i
RC
C2
T
RL
RE1
uo
RE2
CE
静态分析： +EC
RB1 I1 RC
C2
C1
IB
T
ui RB2
I2
RL
RE1
uo
RE2
CE
+EC
RB1 C1
RB2
I1 RC
IB T
I2
RE1
RE2
直流通路
动态分析： +EC
VCC
此式说明UB与晶体 管无关, 不随温度
uo
变化而改变, 故UB 可认为恒定不变。
Re射极直流 负反馈电阻
Ce 交流旁路 电容
RB1—上偏流电阻 RB2—下偏流电阻
二.静态工作点稳定过程
+VCC
Rb1 C1
I1 RC IC C2 IB B C
E
ui
Rb2
I2 ReIE
RL Ce
I1 >>IB VB >>VBE
常采用射极偏置电路来稳定静态工作点。
2.4.2 射极偏置电路
如果温度变化时，b点电位能基本不变，则可实现静态
工作点的稳定。
一 .电路组成
分
压
式 偏
Rb1
置
电 路
C1
I1 RC IB B
+VCC IC C2
C
I2
E
RL
ui Rb2
Re IE Ce
I2=（5~10）IB
∴I1 I2
UB
Rb2 Rb1Rb2
温度T 输入特性曲线左移
3. 温度变化对 的影响
温度每升高1 °C ， 要增加0.5%1.0%
iiCC // mm AA
QQ 11 QQ
II BB
ii BB == 00 vv CC EE // VV
IB
EC
UBE RB
温度T 输出特性曲线族间距增大
4.温度对静态工作点的影响 ICQ=βIBQ+(1+β) ICBO IBQ=（Vcc- UBE）/ RB → T↑→ICQ↑→Q↑→饱和失真
RB1 C1
ui RB2
RC
C2
T RL
RE1
RE2
CE
RB1 ui
uo
RB2 RE1
RL uo
RC
交流通路
交流通路：
去掉 CE 后的交流通路和微I变i 等效I电b 路： Ic
RB1 ui
RB2 RE
RL uo
RC
U i
R'B
rbe
Ib
RL
U o
RE
RC
U iIbrb e(1)IbR E Uo IbRL
Au
RL rbe(1)RE
r i R B //r b{ e(1 )R E }
ro RC
问题2：如果电路如下图所示，如何分析？
U CC
10 20 10
12
4V
I CQ
I EQ
U B U BEQ RE
4 0.7 1.65mA 2
I BQ
I CQ
1.65 mA 50
33A
C1+
U CEQ U CC I CQ ( RC RE )
+
12 1.65 (3 2) 3.75V Rs
u
s
+ －
ui －
UB
Rb2 Rb1Rb2
VCC
UB被认为较稳定
U本BE电=U路B-稳UE压的
uo 过程=U实B际- I是E R由E
于加了RE形成 了负反馈过程
T
IC
IC
IE UE
UBE
IB
由输入特性曲线
三.直流通道及静态工作点估算
+EC
RB1 C1
RB2
I1 RC
IB T
I2
RE1
RE2
I2 IB
I1
I2
EC RB1 RB2