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直流通路与静态工作点

高工
2013-10-25 16:11:47     打赏

无信号输入(us=0)时,放大电路的工作状态称为静态。静态时,电路中各处的电压、电流均为直流量。由于电路中的电容、电感等电抗元件对直流没有影响,因此,对直流而言,放大电路中的电容可视为开路(电感可视为短路),据此所得到的 等效电路称为放大电路的直流通路,如图Z0202所示。

1.jpg

静态时,晶体管各极的直流电流、电压分别用 IB、UBE、IC、UCE表示。由于这组数值分别与晶体管输入、输出特性曲线上一点的坐标值相对应,故常称这组数值为静态工作点,用Q表示。显然,静态工作点是由直流通路决定的。静态工作点常用如下近似计算法进行估算:

IBRb +UBE = EC

ICRC +UcE = EC

在上常工作情况下,对应不同的IB 值,UBE 的变化很小,作为近似估算,可以认为UBE不变,对硅管近似地取UBE ≈0.7V,对锗管近似地取UBE ≈0.3V。通常EC》UBE ,因而由上两式可得:

2.jpg

由于电子电路中电流一般比较小,在计算过程中,电流IB的单位常取μA电流IC的单位常取mA,电阻的单位为kΩ,电压的单位仍是V。放大电路既然是放大交流信号的,为什么还要设置静态工作点呢?这主要是由于晶体管等放大器件是非线性器件所致。如晶体管的发射结是单向导电的,而且存在着一定的门限电压,在门限电压附近,输入特性曲线具有严重的非线性,如图 。若不设偏置,直接输入正弦波电压uI,由图可见,不仅要求uI 要有一定幅度,而且Ib已出现了严重的非线性失真,根本达不到不失真放大的目的。

3.jpg

要减小这种失真,就要设置一定的直流偏置电压UBE ,使交流信号uI迭加在UBE 之上,从而使加到发射结两端的电压uBE =UBE + uI,基极电流 IB= IB + Ib ,成为只有大小变化、而没有极性变化的脉动直流,如图Z0203所示,这就保证了在uI 的整个周期内,晶体管始终工作在线性区域。因此,只有合理地设置静态工作点,才能不失真地放大信号。




关键词: 基础知识    

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