分压式放大电路

分压式放大电路

前面讨论的基本放大电路，当基极偏置电阻b R 确定后，基极偏置电流BQ I （/BQ CC b I U R =）也就固定了，这种电路叫固定偏置放大电路。它具有元器件少，电路简单和放大倍数高等优点，但它的最大缺点就是稳定性差，因此只能在要求不高的电路中使用。

当温度变化时，三极管的的参数都会随之发生改变，从而使静态工作点发生变动，进而影响放大器的性能，甚至不能正常工作。

为了使放大电路能减小温度的影响，通常采用改变偏置的方式或者利用热敏器件补偿等办法来稳定静态工作点，下面介绍三种常用的稳定静态工作点的偏置电路。

1)1）电路的特点和工作原理

分压式放大电路如图2－8所示。

图2-8 分压式偏置电路

设流过电阻1b R 和2b R 的电流分别为1I 和2I ，并且，一般I BQ 很小，所以近似认为1I ≈2I 。这样，基极电位B U 就完全取决2b R 上的分压，即

212b b b CC BQ R R R U U ＋≈ （2-13）

从上式看出，在BQ I I <<2的条件下，基极电位BQ U 由电源CC U 经1b R 和2b R 分压所决定，与三极管参数无关，当然也就不受温度影响。

如果BEQ BQ U U <<，则发射极电流为

e

2b 1b CC 2b e BQ e BEQ BQ EQ R )R R (R R R ＋＝－＝U U U U I ≈ (2－14)

从上面分析来看，静态工作点稳定是在满足两式的条件： BQ I I >>1和BEQ BQ U U >>

1I 和BQ U 越大，则工作点稳定性越好。但是1I 也不能太大，因为一方面1I 太大使电阻1b R 和2b R 上的能量消耗太大；另一方面1I 太大，要求1b R 很小，这样对信号源的分流作用加大了，当信号源有内阻时，使信号源内部压降增大，有效输入信号减小，降低了放大电路的放大倍数。同样BQ U 也不能太大，如果BQ U 太大，必然E U 太大，导致CEQ U 减小，甚至影响放大电路的正常工作。在工程上，通常这样考虑：

对于硅管：1I ＝（5～10）BQ I BQ U ＝（3～5）V

（2－15） 对于锗管：1I ＝（10～20）BQ I BQ U ＝（1～3）V （2－16）

2)静态工作点的近似估算

根椐以上分析，由图2－8可得

2

12b b b CC B R R R U U ＋≈ e BEQ

B EQ CQ R U U I I －=≈ （2－17）

)R R (e c CQ CC CEQ ＋－＝I U U （2－18）

β≈CQ

BQ I I （2－19）

这样就可根据以上各式来估算静态工作点，式（2－19）的实际意义不大。

3)电压放大倍数的估算

图2－8的微变等效电路如图2－9所示。

图2-9 分压式偏置稳定电路的微变等效电路

由图可以得到

L b o R 'βI U ＝－

其中：L c L R //R R ＝'

]R )1(r [R r e be b e e be b i β＋＋＝＋＝I I I U

e

be L e be b L b i o u R r R R r R A )1(])1([I I U U ββββ＋＋＝－＋＋＝－＝'' 即e be L u R r R A )1(ββ＋＋＝－' （2－20）

由式（2－20）可知，由e R 于的接入，虽然给稳定静态工作点带来了好处，但却使放大倍数明显下降，并且e R 越大，下降越多。为了解决这个问题，通常在e R 上并联一个大容量的电容（大约几十到几百微法）；对交流来讲，e C 的接入可看成是发射极直接接地，故称e C 为射极交流旁路电容。加入旁路电容后，电压放大倍数u A 和式（2－7）完全相同了。这样既稳定了静态工作点，又没有降低电压放大倍数。

4)输入电阻和输出电阻的估算

由图2－9可得

e b be b e e be b i R I r I R I r ＝I U )1(β＋＋＝＋

e be b

i i R r I U R )1(β＋＋＝＝' 则输入电阻为

b i i R R R //'=

(2－21)

通常b R （21//b b b R R R =）较大，如果不考虑b R 的影响，则输入电阻为 e be i i β)R (＝r R ＝R ＋1＋' （2－22）

式（2－22）表明，加入e R 后，输入电阻i R 提高了很多。如果电路中接入了发射极旁路电容Ce ，则输入电阻be i i r R ＝。

由图2－9可求得输出电阻为O C R R ≈。

例2－3 电路如图2－10所示，已知三极管的β＝40，CC U ＝12V ，L R ＝4k Ω，C R ＝2k Ω，e R ＝2k Ω，1b R ＝20k Ω，2b R ＝10k Ω，e C 足够大。试求：

（1） 静态值CQ I 和CEQ U ；

（2） 电压放大倍数u A ；

（3） 输入、输出电阻i R 、O R 。

（a ） （b ）

图2-10 例2-3图

（a ）放大电路 （b ）微变等效电路

解：

①估算静态值CQ I 和CEQ U V R R R CC b b b B 41220

1010U U 212＝＋＝＋⨯≈

mA 65.1R e BEQ

B EQ CQ ＝－＝U U I I ≈

V R R I U U e c CQ CC CEQ 4.5)22(65.112)(＝＋－＝＋－⨯≈ ②估算电压放大倍数 k mA mV r EQ be 95.094665.12641300I 26)1(300≈=⨯+=+=β Ω＋＝＝k R R R L c L

33.14242//=⨯' 5695.033.140＝－＝－＝－⨯'be L u r R A β 如果不接旁路电容C e ，则

64.024195.033.140)1(＝－＋＝－＋＋＝－⨯⨯'e be L u R r R A ββ 可见电压放大倍数下降很多。 ③估算输入电阻和输出电阻 输入电阻为

Ω＝＝k 83.0R //R //r R 2b 1b be i 输出电阻为

Ω＝k 2R R c o ≈