问题的提出:在固定偏流电路中,当更换管子或是环境温度变化时,会引起管子参数变化,从而使得电路的工作点发生上、下移动,当移到不合适的位置会造成放大电路无法正常工作。
工作点不稳定的原因:
1)电源电压及电路参数变化
2)器件老化
3)BJT的性能参数(ICBO、VBE、b等)随温度变化。
温度对BJT的性能参数的影响
归纳
① ICBO、b、VBE随温度T升高的结果,都集中表现在Q点电流IC的增大。
② 硅管的ICBO小,温度的变化主要考虑对VBE和b的影响,。
③ 锗管的ICBO大,ICBO的温度影响对锗管是主要的。
一、稳定工作点的措施
(1)针对ICBO的影响,可设法使基极电流IB随温度的升高而自动减小。
(2)针对VBE的影响,可设法使发射结的外加电压随温度的增加而自动减小。
二、射极偏置电路稳定工作点的原理:
电路参数选择使电路满足I1>>IB条件,
可得 VB=Rb2VCC/(Rb1+ Rb2)。
当温度上升时——IC(IE)增加——IERe增加——
VBE减小(因VBE=VB–IERe,而VB一定)——IB自动减小——结果牵制了IC的增加,IC基本恒定。
设计此种电路时,一般可选取:
I1=(5~10)IB (硅管)
I1=(10~20)IB (锗管)
VB=(3~5)V (硅管)
详细文字说明
由上一节的分析可知,BJT参数ICBO、VBE、b随温度变化对Q点的影响,最终都表现在使Q点电流IC增加。从这一现象出发,在温度变化时,如果能设法使IC近似维持恒定,问题就可得到解决。例如,可采取两方面的措施:
(1)针对ICBO的影响,可设法使基极电流IB随温度的升高而自动减小。
(2)针对VBE的影响,可设法使发射结的外加电压随温度的增加而自动减小。
射极偏置电路是可实现上面两点设想的电路。这个电路稳定工作点的物理过程是这样的:利用Rb1和Rb2组成的分压器以固定基极电位。如果I1>>IB(I1是流经Rb1、Rb2的电流),就可近似地认为基极电位VB»Rb2VCC/(Rb1+ Rb2)。在此条件下,当温度上升时,IC(IE)将增加,由于IE的增加,在Re上产生的压降IERe也要增加,IERe的增加部分回送到基极-发射极回路去控制VBE,使外加于管子的VBE减小(因VBE=VB–IERe,而VB又被Rb1和Rb2所固定),由于VBE的减小使IB自动减小,结果牵制了IC的增加,从而使IC基本恒定。这就是反馈控制的原理。
由上述分析可知,I愈大于IB及VB愈大于VBE,则该电路稳定Q的效果愈好。为兼顾其他指标,设计此种电路时,一般可选取
I1=(5~10)IB (硅管)
I1=(10~20)IB (锗管)
VB=(3~5)V (硅管)
VB=(1~3)V (锗管)
射极偏置电路的直流通路如图所示。
在I1>> IB及VB>> VBE的条件下,可认为I1»I2,VB» VE,于是有
,
利用上式可以分别求得Q点的IC、IB及VCE。归纳起来求射极偏置电路静点的流程为
在前述静态分析的基础上作动态分析
(1)画出电路的小信号模型等效电路
根据交流通路画出小信号模型等效电路如图1所示。
(2)求电压增益
()
(3)求输入电阻和输出电阻
输入电阻
由图2可知,电路输入端在外加测试电压 的作用下,相应的测试电流 为
输出电阻
考虑BJT的输出电阻rce,按照输出电阻的定义可画出求输出电阻时的等效电路,如图2所示。
先求出 ,
在基极回路和集电极回路里,根据KVL可得:
因
式中
通常 ,故有Ro≈Rc
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