直流通路與靜態(tài)工作點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間:2023-08-14
無信號輸入(us=0)時(shí),放大電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)。靜態(tài)時(shí),電路中各處的電壓、電流均為直流量。由于電路中的電容、電感等電抗元件對直流沒有影響,因此,對直流而言,放大電路中的電容可視為開路(電感可視為短路),據(jù)此所得到的等效電路稱為放大電路的直流通路,如圖z0202所示。
靜態(tài)時(shí),晶體管各極的直流電流、電壓分別用 ib、ube、ic、uce表示。由于這組數(shù)值分別與晶體管輸入、輸出特性曲線上一點(diǎn)的坐標(biāo)值相對應(yīng),故常稱這組數(shù)值為靜態(tài)工作點(diǎn),用q表示。顯然,靜態(tài)工作點(diǎn)是由直流通路決定的。靜態(tài)工作點(diǎn)常用如下近似計(jì)算法進(jìn)行估算:
ibrb +ube = ec
icrc +uce = ec
在上常工作情況下,對應(yīng)不同的ib 值,ube 的變化很小,作為近似估算,可以認(rèn)為ube不變,對硅管近似地取ube ≈0.7v,對鍺管近似地取ube ≈0.3v。通常ec》ube ,因而由上兩式可得:
由于電子電路中電流一般比較小,在計(jì)算過程中,電流ib的單位常取μa電流ic的單位常取ma,電阻的單位為kω,電壓的單位仍是v。放大電路既然是放大交流信號的,為什么還要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)呢?這主要是由于晶體管等放大器件是非線性器件所致。如晶體管的發(fā)射結(jié)是單向?qū)щ姷?,而且存在著一定的門限電壓,在門限電壓附近,輸入特性曲線具有嚴(yán)重的非線性,如圖 。若不設(shè)偏置,直接輸入正弦波電壓ui,由圖可見,不僅要求ui 要有一定幅度,而且ib已出現(xiàn)了嚴(yán)重的非線性失真,根本達(dá)不到不失真放大的目的。
要減小這種失真,就要設(shè)置一定的直流偏置電壓ube ,使交流信號ui迭加在ube 之上,從而使加到發(fā)射結(jié)兩端的電壓ube =ube + ui,基極電流 ib= ib + ib ,成為只有大小變化、而沒有極性變化的脈動直流,如圖z0203所示,這就保證了在ui 的整個(gè)周期內(nèi),晶體管始終工作在線性區(qū)域。因此,只有合理地設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn),才能不失真地放大信號。
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