放大电路工作点的稳定问题

放大电路的多项重要技术指标均与静态工作点的位置密切相关。如果静态工作点不稳定,则放大电路的某些性能也将发生变动。因此,如何使静态工作点保持稳定,是一个十分重要的问题。 1、温度对静态工作点的影响
有时,一些电子设备在常温下能够正常工作,但当温度升高时,性能就可能不稳定,甚至不能正常工作。产生这种现象的主要原因,是电子器件的参数受湿度影响而发生变化。
三极管是一种对湿度十分敏感的元件。湿度变化对三极管参数的影响主要表现在以下三方面:
首先,从输入特性看,当温度升高时,为得到同样的ib所需的ube值将减小。在单管共射放大电路中,当ubeq减小时ibq将增大。但因一般情况下总是vcc》ubeq,所以,ubeq减小而引起ibq的增大并不明显。三极管ube的温度系数约为-2mv/。c,即温度每升高1。c,ube约下降2mv。
其次,湿度升高时三极管的β值也将增加,使输出特性之间的间距增大。温度每升高1。c,β值约增加0.5%~1%,但对不同的三极管,β的温度系数分散系数分散性比较大。
最后,当温度升高时,三极管的反向饱和电流icbo将急剧增加。这是因为反向电流是由少数载流子形成的,因此受温度影响比较严重。温度每升电流是由少数载流子形成的,说明icbo将随温度按指数规律上升。
2、静态工作点稳定电路
一、电路组成
上图给出了最常用的静态工作点稳定电路。不难发现,此电路与前面介绍的单管共射放大电路的差别,在于发射极接有电阻re和电容ce,另外,直流电源vcc经电阻rb1、rb2分压后接到三极管的基极,所以通常称为分压式工作点稳定电路。 在上图所示的电路中,三极管的静态基极电位ubq由vcc经电阻分压后得到,故可认为其不受温度变化的影响,基本上是稳定的。当集电极电流icq随温度的升高而增大时,发射极电流ieq也将相应地增大,此ieq流过re使发射极电位ueq升高,则三极管的发射结电压ubeq=ubq-ueq将降低,从而使静态基流ibq减小,于是icq也随之减小,结果使静态工作点基本保持稳定。
可见,本电路是通过发射极电流的负反馈作用牵制集电极电流的变化,使q点保持稳定,所以上图所示的电路也称为电流负反馈式工作点稳定电路。
显然,re愈大,同样的ieq变化量所产生的ueq的变化量也愈大,则电路的温度稳定性愈好。但是,re增大以后,ueq值也随之增大,此时,为了得到同样的输出电压幅度,必须增大vcc值。
前已分析,如果仅接入发射极电阻re,则电压放大倍数将大大降低。在本电路中,在re两端并联一个大电容ce,若ce足够大,则re两端的交流压降可以忽略,此时,re和ce的接入对电压放大倍数基本没有影响。ce称为旁路电容。
为了保证ubq基本稳定,要求流过分压电阻的电流ir比ibq大得多,为此希望电阻rb1、rb2小一些,但rb1、rb2减小时,电阻上消耗的功率将增大,而且放大电路的输入电阻将降低。在实际工作中,通常选用适中的rb1、rb2值,ir=ibq,且ubq=(5~10)ubeq。
二、静态与动态分析
当旁路电容ce足够大时,在分压式工作点稳定电路的交流通路中可视为短路。此时这种工作点稳定电路实际上也是一个共射放大电路,故可利用图解法或微变等效电路法来分析其动态工作情况。经过分析可知,分压式工作点稳定电路的电压放大倍数与单管共射放大电路相同。