稳定静态工作点的放大电路

关于反馈的一些概念：
将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措
施称为反馈。
直流通路中的反馈称为直流反馈。
反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称
为正反馈。
IC通过RE转换为ΔUE影响UBE
温度升高IC增大，反馈的结果使之减小
RE起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。 RE有上限值吗？
电压增益
Au
Uo Ui
Ic Rc Ibrbe IeRE
Ibrbe
IbRc (1 )IbRE
Rc rbe (1 )RE
输出电阻
Ro UI RC
Ii
Ib
+
rbe
Ui
RB2 RB1
-
IB2 IB1
Ic
Ib +
Ie RC Uo
RE
-
输入电阻
Ri
Ui Ii
Ui IB1 IB2 Ib
RB1 // RB2 //rbe (1 )RE
U E U BE
U B U BE U E U E
+Vcc
IC
IE
UE RE
UB RE
+ ui
RB1
RC
C1
I1 +
UB
I2
IB
RB2
RE
IC + C2
T
+
UE IE
uo
_
_
稳定静态工作点的条件
(a) I2>>IB
I2=(5~10) IB （硅管） I2=(10~20) IB （锗管）
33 8.2
+Vcc
+
IE
rbe
C 12UR0+R30BE3BK1(U1RBFER)R10F2ICK6E30.T9.3+89RC0L23.7
200V .97mA
+
RB2
8.2K
ui _
R2B020
8.2K
(1 R394E00)
3K
26 0.97
+101CK.3EK
uo _
RC
10K
T RF
390
ui
IB
UE
uo
RB2
RE
IE
_
I2
_
UB
RB 2 RB1 RB2
VCC
UBE UB UE
iB
uCE+Vcc
RB1
Rc + C2
C1 + +
T+
ui
RB2 RE
0
_
uo _uBE
IC I B
UB固定
ToC
IC (IE ) UE
UBE
IB
IC
RE的作用
T(℃)↑→IC↑→UE ↑→UBE↓（UB基本不变）→ IB ↓→ IC↓
15K RB1
3K
+Vcc (+12V)
RC + C2
C1 + +
T+
ui _
RB2 RE 6.2K 2K
+ uo CE_
RL 1K
12 1.4 (3 2) 5V
rbe
200
(1
)
26 IE
2.1K
Ib
+
r Ui RB RB
be
2
1
-
Ic
Ib RC
电压增益
15K
AuC1
URBo1 U+i
四、典型的静态工作点稳定电路
1、静态分析 方法1:估算法
+Vcc
+ ui
RB1
RC
C1
I1 +
UB
I2
IB
RB2
RE
IC + C2
T
+
UE IE
uo
_ _
RB1
RC IC
I1 UB T
I2
IB
UE
RB2
RE IE
+Vcc UCE
三、典型的静态工作点稳定电路
1、静态分析
方法1:估算法
UB
RB 2 RB1 RB2
RICc (IRb+Crbe/C/ 2RL )
T+
Ib (RC //
Ibrbe
RL )
ui _
50
RB2
3//1
1.1R5 E
32.6+ uo CE_
RL
当改用=100的三极管后，其Q点为：
IC
IE
VB VBE RE
3.5 0.7 2
1.4mA
IB
IC
1.4 14A
100
U CE VCC IC RC I E RE VCC IC (RC RE )
-
+Vcc
RB1rbe
Rc
(R1C
)R+E
C2
+输C出1 电+阻
T+
rbe
RB2 RB1
IB2 IB1
Ib
++
Ie
RC Uo U -
RE
-
输入电阻
Ri
Ui Ii
Ui IB1 IB2 Ib
RB1 // RB2 //rbe (1 )RE
ui _
RB2 Ro
RUIE
RC
uo _
2、动态分析
+Vcc
+
RB1
C1
33K
+
20V
RC + C2
10K
T
+
RF
RL
ui
RB2
R39E0
+10CKE
uo
8.2K
_
3K
_
例题2：在如图所示电路中，已知 =40，试求放大器 的电压增益 Au ，输入电阻Ri ，输出电阻Ro
UB
RB2 RB1 RB2
VCC
RB1
33K
8.2 20 3.98V
B
工程上(1 )RE
10Rb与I1
I2
10I
等价
B
工程上，通常将该关系式作为分压偏置电路
的稳定偏置条件。该式也是选取基极偏置电
阻和发射极偏置电阻的依据。
UVCC
RC I BQ
Rb
VB
RE
2、动态分析
Ii
Ib
Ic I
电压增益
+
Au
Uo Ui
Ic Rc Ibrbe IeRE
Ui
Ibrbe
IbRc (1 )IbRE
➢ 温度变化对Q点的影响
1. 温度变化对输入特性曲线的影响 UBE UBE(T025C) (T T0 ) 2.2103 V
温度T 输入特性曲线左移
➢ 温度变化对Q点的影响 iC/mA
2. 温度变化对输出特性曲线的影响
①温度变化对ICBO的影响
I I e CBO
CBO(T0 25C)
k(T T0 )
Q1 Q
IB iB =0
vCE/V
工作点电流电压的改变会使BJT小信号参数改变，从而使放 大器的性能指标不稳定。因此，工作点的稳定非常重要。
uo ui
改进思路：当温度升高时，IB能自动降低。
三、稳定工作点的方法
(1)分压式偏置电路
+Vcc
RB1
IC
Rc
+ C2
C1 + I1 UB +
T
UE+=IERE
VCC
IC
IE
UE RE
U B U BE RE
UB RE
RB1
RC IC
I1 UB T
I2
IB
UE
RB2
RE IE
IB
IC
UCE VCC IC RC IE RE VCC IC (RC RE )
+Vcc UCE
方法2：用戴维南定理进行变换后如图所示
VUCCC
Rb RB1 // RB2
2.4 放大电路静态工作点的稳定
➢ 工作点的设置 ➢ 影响静态工作点的因素 ➢ 稳定工作点的方法 ➢ 典型的静态工作点稳定电路
一、工作点的设置
1、静态工作点Q不设不行
ui
ui
Q
0
t
0
t
设Q点
放大、隔直
交流输入
交、直流叠加
交流输出
2、Q点设得不合理不行
Q点偏高 Q点偏低
可能引起饱和失真
可能引起截止失真
RE
3K
+Vcc
20V
IE
电压增益
Au
Uo Ui
Ic (Rc Ibrbe
// RL ) Ie RF
Ib (Rc
Ibrbe (1
// RL )
)Ib RF
(Rc // RL ) rbe (1 )RF
40 (10 //10) 1.3 (1 40) 0.39
11.6
输出电阻
+
3K
+Vcc (+12V)
RCIc (+RCC/2/ RL ) TIbrbe +
Ib (RC //
Ibrbe
RL )
vi _
RB12 00R3E//1 6.2K 2K2.1
+3C5Ev._7o
RL 1K
wenku.baidu.com
+
RL Uo
-
例题2：在如图所示电路中，已知 =40，试求放大器 的电压增益 Au ，输入电阻Ri ，输出电阻Ro
I B Rb UBE I E RE VB
IB
VB UBE
Rb (1 )RE
VB
RB 2 RB1 RB2
VCC
IC IB
RB1
RC
VB
RB2
RE
UCE VCC IC RC I E RE VCC IC (RE Rc )
(1 )RE Rb与I1 I2 IB等价
(1 )RE RB1 // RB2
Ro UI RC 10 K
Ii Ib
+
rbe
Ui RB2 RB1
-
Ic
I
Ib
Ie RC
RF
+ RL Uo
-
r’
u+_输Ri i 入 U电rICii阻13 R8+3R3.132/B.BK/rKI32U R8b1Ib I e. B2br(ib 1b1//er1/R3R3(/47R1K9b100EF0.RCKe2)(9B10I I2T .3b+b /49)/.I8Rr +R1KC1e0)FC7LK2I.R E2b9RKF +2FV0uV+_coc
UB Re
-----------也是稳定的 +
ui _
RB1
RC
C1
I1 +
UB
I2
IB
RB2
Re
IC + C2
+Vcc
T
+
UE IE
uo
_
增加元件的作用
RB1、RB2——分压电阻，保证UB恒定。
Re——把输出端IC
+Vcc 的变化引回输入
+ ui
Rb1
RC
C1
I1 +
UB
I2
IB
Rb2
Re
IC + C2
ICEO (1 )ICBO
温度T 输出特性曲线上移
②温度变化对 的影响
温度每升高1°C， 要增加
0.5%1.0%
温度T 输出特性曲线族间距 增大
Q1 Q
IB iB =0
vCE/V
➢ 温度变化对Q点的影响
总之： ICBO ICEO
T UBE IB IC
固定偏流电路的缺点
射极偏置电路做如何改进，既可以使其 具有温度稳定性，又可以使其具有与固定 偏流电路相同的动态指标？
例题：在图示电路中，已知 =50，试求
（1）Q点 （2）电压放大倍数 （3）若换用 =100的三极管，重新计算Q点及电压放大
倍数。
15K RB1
3K
+Vcc (+12V)
RC + C2
C1 + +
T+
15K RB1
3K
+Vcc (+12V)
RC + C2
C1 + +
T+
ui _
RB2 RE 6.2K 2K
+ uo CE_
RL 1K
IB
IC
1.4 50
28A
rbe
200
(1
)
26 IE
1.15K
Ib
+
r Ui RB RB
be
2
1
-
Ic
Ib RC
+
RL Uo
-
电压增益
+Vcc
Au
+
C1UURoi+B1
①IB随温度变化很小→固定偏流电路的名字的由来
IB
VCC U BE Rb
一方面，温度变化对UBE的影响 很小；由输入特性曲线的特点决
定。另一方面，RB往往很大。
uo ui
固定偏流电路的缺点
②环境温度对IC和UCE的影响很大
iC/mA
→输出特性曲线在温度升高时明
显上移的结果。
∴固定偏流电路不具有自动稳定静 态工作点Q的功能。
ui _
RB2 RE 6.2K 2K
+ uo CE_
RL 1K
解：
UB
RB2 RB1 RB2
VCC
6.2 15 6.2
12
3.5V
IC
IE
U B U BE RE
3.5 0.7 2
1.4mA
U CE VCC I C RC I E RE VCC I C (RC RE )
12 1.4 (3 2) 5V
可以忽略IB
UB
RB 2 RB1 RB2
VCC
-----是稳定的
+ ui
Rb1
RC
C1
I1 +
UB
I2
IB
Rb2
Re
IC + C2
+Vcc
T
+
UE IE uo
_ _
稳定静态工作点的条件
(b)
UB=(3~5) V
UB>>UBE UB=(1~3) V
（硅管） （锗管，取绝对值）
IC
IE
U B U BE Re
Ii Ib
+
rbe
Ui RB2 RB1
-
Ic
I
Ib
Ie RC
RF
+ RL Uo
-
r’ 输入电阻
+Vcc
Ri
+
UICii 13+3R33/BK/R81 .B21//1//7R10.RCK29B2T+/4/.8rKC 2
RF
RL
20V
+
ui
RB2
R39E0
+10CKE
uo
8.2K
_
3K
_
电压增益
Au
Uo Ui
Ic (Rc Ibrbe
// RL ) Ie RF
Ib (Rc
Ibrbe (1
// RL )
)Ib RF
(Rc // RL ) rbe (1 )RF
40 (10 //10) 1.3 (1 40) 0.39
11.6
输出电阻
Ro UI RC 10 K
T
+
UE IE
uo
端，与UB比较， 使IB产生相应的
变化。
_ _
（2）温度补偿电路
VCC
RB1
RC
VB
RB2
t0
RB3
RE
RT
分压式偏置电路又加上温度补偿热敏电阻， 工作点的稳定性很好。
UB
RB2 RT // RB3 RB1 RB2 RT // RB3
VCC
IEQ UB UBE RE
静态工作点稳定电路
二、影响静态工作点的因素
➢ 电源电压的改变 ➢ 晶体管老化引起管子参数变化 ➢ 温度变化
影响静态工作点的因素
➢ 电源电压的改变
VCC
直流负载线向右平移
Q点右上移
影响静态工作点的因素
➢ 温度变化对Q点的影响
温度变化会引起管子参数变化，例如温度上升 会导致：
❖ 输入特性曲线左移 ❖ ICBO增大
❖ 增大