第三节 固定偏置电路.doc

第三节、共发射极固定偏置电路（命名方法）一、简单偏置电路存在的问题共发射极简单偏置电路有结构简单的优点，但却有静态工作点不方便确定和不稳定的缺点。如图所示：1、三极管电流放大倍数的差异问题共发射极简单偏置电路静态工作点不方便确定的因素,是不同三极管之间值的差异。 三极管的值在几十到几百之间，所以，每个三极管的值都是不一样的。如图所示：如果一个三极管的值是100，按图中的参数设计，集电极静态工作电压处于最佳动态范围。但如果更换一个值等于200的三极管，那么集电极静态工作电压就等于0V，这样的静态工作点是根本无法正常工作的。所以，共发射极简单偏置电路，必须为每个三极管量身定做的设计一套元件参数，非常不适合工厂化的大规模生产。 2、三极管电流放大倍数的温度系数问题共发射极简单偏置电路静态工作点不稳定的主要因素是三极管值的温度系数问题。a、三级管电流放大倍数与温度之间的关系三极管的各项参数都与环境温度有关，其中受温度影响最严重的，就是三极管的值。三极管的值与温度成正比（也就使三极管的温度越高，值越大）。b、电流放大倍数与温度之间的关系所带来的问题如上图所示当三极管的值等于100的时候，基极电流等于10uA,集电极电流等于一毫安。集电极电阻上的电压等于6V，集电极静态工作电压等于电源电压的一半。电路的输出电压有最大的动态范围。但是，当环境温度升高以后，三极管的值随之升高。假设三极管的值升高到150。基极电流仍然等于10uA，集电极电流就会=1.5mA，集电极电压等于3V。电路的输出电压电路输出电压的最大动态范围大大缩小。所以，共发射极简单偏置电路，只能在特定的温度环境中有最佳的静态工作点，非常不适合在温度变化的环境中运用。二、共发射极固定偏置电路如图所示：1、稳定静态工作点的原理a、Rb1、Rb2组成串联电路中,如果将流过组成串联电路中的电流设计为大大于基极电流，就可以认为b点获得了一个基本不受基极电流的影响的稳定电压 Ub=E*Rb2/(Rb1+Rb2)。因为Rb1、Rb2具有相同的温度系数，所以a点的电压也是不受温度影响的。b、基极与发射极之间的正向导通电压约等于0.7V 。所以，Re两端获因为得了一个Ue=Ub-0.7V的稳定电压而获得了一个稳定的电流Ie=(Ub-0.6V)/Re。集电极电流与发射极电流的关系Ic=Ib Ie= (+1)Ib,只相差几十分之一倍，可以认为近似相等。所以，稳定了发射极电流，就等于稳定的集电极电流。此时，即使使用了值不同的三极管，也因为基极电流大大地小于Rb1、Rb2串联电路中的电流，所以对b点的电压影响很小，可以忽略不计。2、发射极旁路电容的作用如图所示：1、如图A所示：如果没有发射极旁路电容，当输入信号正半周的时候，基极电流增加，发射极电流随之增加，发射极电阻上的电压也随之增加。从而降低了基极与发射极之间电压变化的差值，也就降低了基极输入电压引起发射极电流变化的差值。所以大大降低了放大器的电压放大倍数。2、如图B所示：如果加上容量足够大的发射极旁路电容（在充放电流确定的前提下，电容量越大，引起电容两端电压的变化量越小），当发射极电流发生变化的时候，就能使发射极旁路电容两端的电压波动足够小而忽略不计，就不会降低输入信号对基极与发射极之间电压变化的影响。从而使放大器保持正常的电压放大倍数。4、电路运行动态分析如图所示：三、静态工作点的设计与元件参数的计算如上图所示：1、Ue的设计Ue是通过给发射极电阻Re提供一个稳定的电压；来稳定发射极电流的，会占用放大器的输出电压动态范围，因此这个电压应当越小越好。但过小的Ue又难以起到稳定发射极静态工作电流的作用，所以，Ue应当有一个足够的值、又只占电源电压总量的一小部分(至少为0.5V)。2、Rb1、Rb2参数的设计原则：a、因为流过Rb1、Rb2的电流必须大大于基极电流，所以，首先要确定基极电流可能出现的最大值。b、三极管的值在几十到几百之间，在集电极电流确定的前提下，值越小的三极管，基极电流会越大。在现代条件下，可以将三极管的最低值确定为50。c、确定集电极静态工作电流，按照三极管的最低值=50来计算,基极电流可能出现的最大值Ib=Ic/=Ic/50。d、虽然流过过Rb1、Rb2的电流越大于基极电流，越有利于稳定基极电压。但过大的电流，必然需要过小的电阻值。而过小的电阻值，会过于严重地降低放大器的输入阻抗,这是需要避免的。所以，流过Rb1、Rb2的电流既要大大于基极电流，又不能无限制地大。所以，将流过Rb1、Rb2的电流确定为最大基极电流的15-20倍，是较为合理的设计标准。3、Rc参数的设计原则：动态范围的设置电路中元件的参数如上图所示：Ub=2.7V Ue=Ub-0.7V=2V Uae=E-Ue=12V-2V=10V根据以上条件可以得知：三极管集电极的电压只能在发射极电压+2V和电源电压正极+12V之间变化，所以集电极静态工作电压，应当选择在+2V至+12V的中间；也就是+7V的位置