靜態(tài)工作點(diǎn)不但決定了電路是否會(huì)產(chǎn)生失真,而且還影響其電流放大倍數(shù)、輸入電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。實(shí)際上,電源電壓的波動(dòng)、元件的老化以及因溫度變化引起的晶體三極管參數(shù)的變化,都會(huì)造成靜態(tài)工作點(diǎn)的不穩(wěn)定,從而使動(dòng)態(tài)參數(shù)不穩(wěn)定,有時(shí)電路無法正常工作。在引起Q點(diǎn)諸多不穩(wěn)定因素當(dāng)中,溫度對(duì)晶體管的參數(shù)的影響是最為重要的。
綠線是20℃時(shí)的輸出特性曲線,藍(lán)線為40℃時(shí)的輸出特性曲線,從圖可知,當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),晶體管的電流放大倍數(shù)β增大,穿透電流Iceo也會(huì)隨之增大。這一現(xiàn)象集中表現(xiàn)為Icq明顯增大,共射電路中晶體管的壓降Uce將減小,Q點(diǎn)會(huì)沿著直流負(fù)載線上移動(dòng)到Q’,向飽和區(qū)變化,而要想使之回到原來位置,必須要減小基極電流Ibq??梢韵胂?,當(dāng)溫度降低時(shí),Q點(diǎn)將沿直流負(fù)載線下移,向截止區(qū)變化,要想使之基本不變,則必須增大Ibq。
由此可見,所謂的穩(wěn)定的Q點(diǎn),通常是指在環(huán)境溫度變化時(shí)靜態(tài)工作集電極電流Icq和管壓降Uceq基本不變,即Q點(diǎn)在晶體管輸出特性坐標(biāo)平面中的位置基本不變,而且必須依靠Ibq的變化來抵消Icq和Uceq的變化。常用引入直流負(fù)反饋或溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ笽bq在溫度變化時(shí)產(chǎn)生與Icq相反的變化。
圖(1) 直接耦合電路
圖(2):圖(1)和圖(3)直流通路
圖(3)阻容耦合電路
上圖是典型的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路,1、電路組成和Q點(diǎn)穩(wěn)定電路的原理,圖(1)為直接耦合電路;圖(2):圖(1)和圖(3)有相同的直流通路;圖(3)阻容耦合方式
在圖(2)所示的電路中,節(jié)點(diǎn)B的電流方程為,I2=I1+Ibq,為了穩(wěn)定Q點(diǎn),通常使參數(shù)的選取滿足I1》Ibq,因此I2≈I1,B點(diǎn)電位為Ubq≈Rb1*VCC/(Rb1+Rb2),從這個(gè)世子可以看出,基極的電位幾乎僅決定Rb1與Rb2對(duì)VCC的分壓,而與環(huán)境溫度無關(guān),即當(dāng)溫度變化時(shí)Ubq基本不變。
當(dāng)溫度升高時(shí),集電極Ic電流增大,必然Ie電流也會(huì)相應(yīng)的增大,因而三極管發(fā)射極的負(fù)反饋電阻Re上的電壓Ue也會(huì)隨之增大。Q3三極管的be兩端壓降減小,即Vbe減小,Ib減小,Ic必然也會(huì)相應(yīng)的減小,這樣就實(shí)現(xiàn)了負(fù)反饋,因此Ubq基本不變。而Ube=Ub-Ue,所以Ube必然減小,導(dǎo)致Ib基極電流減小,Ic也會(huì)隨之相應(yīng)的減小。結(jié)果就是,Ic隨著溫度升高而增加的部分幾乎被由于Ib減小的部分相抵消了,Ic基本不變,Uce也將基本不變,從而Q點(diǎn)在三極管的輸出特性坐標(biāo)平面上基本保持不變??蓪⑸鲜鲞^程簡(jiǎn)寫為:
當(dāng)溫度降低時(shí),各物理量向相反方向變化,Ic和Uce基本不變。不難看出,在反饋過程中,負(fù)反饋電阻Re,起到至關(guān)重要的作用。當(dāng)晶體三極管的輸出回路電流Ic變化時(shí),通過Re兩端的壓降變化來影響b-e間的電壓,從而使Ib向相反方向變化,達(dá)到穩(wěn)定Q點(diǎn)的目的。這種講輸出量Ic通過一定的方式,利用Re將Ic的變化轉(zhuǎn)換成電壓的方式,引回到輸入回路影響輸入量Ube的措施就叫反饋。由于反饋的結(jié)果對(duì)輸出量的變化減小,顧稱作負(fù)反饋。又由于反饋出現(xiàn)在直流通路中,故稱為直流負(fù)反饋。Re為直流負(fù)反饋電阻。
原文標(biāo)題:【技術(shù)分享】晶體三極管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的重要性
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