在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動(dòng)等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。

這樣一個(gè)共射放大電路，從晶體管內(nèi)部電流的分配關(guān)系上，知道上式?；谒闹绷魍罚覀冎?IB 等于UCC減去UBE 比上RB。在這個(gè)式子里，電源電壓UCC和電阻RB 都是性能比較穩(wěn)定的器件，可以認(rèn)為在溫度變化的時(shí)候，兩個(gè)參數(shù)不會(huì)出現(xiàn)變化。而其他另外三個(gè)參數(shù)，β、UBE和 ICBO 都是對(duì)溫度敏感的參數(shù)，

★ 溫度對(duì)UBE、β 和 ICBO 的影響的影響

溫度的升高，會(huì)使得輸入特性曲線，向左移動(dòng)。也就是溫度每升高一攝氏度，溫度每升高 1度，UBE將減小 -(2～2.5)mV。溫度每升高一攝氏度，β 就將增大0.5%-1%。這就意味著當(dāng)溫度升高的時(shí)候，輸出特性曲線會(huì)向上移動(dòng)，同時(shí)間距會(huì)拉大。而由于ICBO是由少子漂移產(chǎn)生的反向電流，因此它的溫度就更加敏感了。溫度每增加十?dāng)z氏度。ICBO就像增大一倍。由此可見(jiàn)，當(dāng)溫度升高的時(shí)候，UBE 會(huì)下降，β 和ICBO會(huì)增大。這樣的變化帶入IC 的表達(dá)式，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高的時(shí)候，客觀產(chǎn)生的現(xiàn)象是IC 將會(huì)增大。而這反映在我們的特性曲線上就可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高的時(shí)候，靜態(tài)工作點(diǎn)將會(huì)隨著特性曲線的向上移動(dòng)，而沿著負(fù)載線上移。

穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的途徑

(1)從元件入手

選擇溫度性能好的元件;

經(jīng)過(guò)一定的工藝處理以穩(wěn)定元件的參數(shù)，防止器件老化。

(2)從環(huán)境入手

采用恒溫措施

(3)從電路改進(jìn)入手

采用溫度補(bǔ)償

引入反饋

穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的典型電路及其原理

穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的思路就是在溫度升高的時(shí)候減小 IB 從而把本應(yīng)升高的 IC 再降下來(lái)。

(1)二極管溫度補(bǔ)償電路

在固定偏置電路中，基于基爾霍夫電流定律，在基極RB 節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行分流，就可以達(dá)到減小 Ib 的效果?；诖丝梢岳猛瑯訉?duì)溫度敏感的元件。例如，二極管來(lái)構(gòu)成溫度補(bǔ)償電路。此時(shí)基于基爾霍夫電流定律，IRb = IR+ IB 。而由于固定偏置電路的 IRb 基本確定，當(dāng)溫度升高的時(shí)候在引起 IC 增大的同時(shí)，根據(jù)二極管的特性分析，溫度升高會(huì)導(dǎo)致二極管的反向電流 IR 增大，由于IRB 固定不變，IB 自然就會(huì)減小，而 IC 等于βIB 將本應(yīng)升高的 IC 降下來(lái)，保持了靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。

(2) 直流負(fù)反饋Q點(diǎn)穩(wěn)定電路

此時(shí)IB 不在是與溫度無(wú)關(guān)的量，由于β 的出現(xiàn)，使得當(dāng)溫度升高的時(shí)候，IC 變大的同時(shí)，β 也會(huì)增大，就會(huì)導(dǎo)致 IB 減小，從而將本應(yīng)升高的 IC 降下來(lái)，起到了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的效果。

在此過(guò)程中，Re 是關(guān)鍵，正是Re 響應(yīng)了 IC 的變化，在 IC 增大的時(shí)候抬高了射極電位Ve 。減小了IB，達(dá)到了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。

將RB1 和RB2 取代了原來(lái)的基極電阻RB，對(duì)于電源UCC 來(lái)說(shuō)，RB1 和RB2 是一種串聯(lián)分壓的形式。故此電路就叫做分壓偏置共射放大電。如果合理地選擇各種器件RB1 和RB2，使得電路中的電流和電壓滿(mǎn)足 I2 >>IB ，VB >>UBE，I2 也就是RB2 上的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基極電流 IB ，而 VB 也就是基極電位遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于UBE，那么就可以通過(guò)VB 點(diǎn)的基爾霍夫電流定律，就可以認(rèn)為基極這條支路視為開(kāi)路?；谧筮呏返拇B分壓關(guān)系，就可以上圖中 基極電位 VB 的表達(dá)式。通過(guò)此式可以看出VB 都是由電阻、電源確定的，都是與溫度無(wú)關(guān)的比較穩(wěn)定的元件，所以在這種情況下，溫度變化的時(shí)候基極電位基本恒定。在此前提下，當(dāng)溫度升高的時(shí)候，IC 將會(huì)增大。而IC ≈ IE ， IE 是RE上的電流，必然導(dǎo)致 RE 上的電壓降會(huì)增大，也就是會(huì)抬高射極電位VE 。由于基極電位VB 是幾乎與溫度無(wú)關(guān)的一個(gè)固定量，所以VB 減 VE ，也就是UBE 將會(huì)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。從而根據(jù)晶體管的特性曲線知道UBE 變小 IB 自然就會(huì)變小，從而最后將本應(yīng)升高的集電極電流 IC 降下來(lái)，起到穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。通過(guò)此過(guò)程可以看到，這個(gè)分壓偏置穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)主要有兩方面，一個(gè)是通過(guò)串聯(lián)分壓穩(wěn)定了基極電位VB ，而另一個(gè)則是有賴(lài)于RE 引入的直流負(fù)反饋。

(3)引入負(fù)反饋和溫度補(bǔ)償穩(wěn)定Q點(diǎn)

將以上兩種方法結(jié)合起來(lái)，一起達(dá)到穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的目的。例如下圖中的兩個(gè)電路就是采用了二極管和熱敏電阻進(jìn)行溫度補(bǔ)償，同時(shí)結(jié)合RE 的直流反饋來(lái)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。

這里需要注意的是在這樣的二極管的補(bǔ)償電路中，二極管的連接方式和之前的二極管連接方式是不同的，它在陽(yáng)極接在基極上。此時(shí)利用的是二極管正向特性對(duì)溫度的敏感性。根據(jù)二極管溫度特性當(dāng)溫度升高的時(shí)候，二極管的正向特性將左移。此意味著二極管的端電壓UD 將下降。那這樣一來(lái)，由于二極管正極節(jié)點(diǎn)的電壓減小，必然會(huì)使得基極電壓VB 也變小，同時(shí)由于射極電阻RE 的存在，使得溫度升高的時(shí)候，射極電位VE 將會(huì)被抬高 。一增一減，從而使得UBE 變小，UBE 的減小帶來(lái) IB 減小，最終使得 IC 減小，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。

分壓偏置共射放大電路的靜態(tài)分析

方法一 戴維南等效電路法

首先可以將輸入回路視為一個(gè)有源的二光頭網(wǎng)絡(luò)，就可以利用戴維南等效定理將其等效為一個(gè)電壓源和電阻的串聯(lián)，根據(jù)戴維南定理，這個(gè)等效電阻RB 應(yīng)該是這樣一個(gè)有源網(wǎng)絡(luò)中將信號(hào)源置0 以后的等效電阻，將VCC 對(duì)地短路，就可以知道此時(shí)的等效電阻RB 顯然是RB1 并上RB2，電源UB是這樣一個(gè)端口的開(kāi)路電壓，顯然是RB1和RB2的對(duì)UCC 的串聯(lián)分壓。

根據(jù)輸入回路的電壓方程，就可以得到唯一的未知數(shù) IBQ 的表達(dá)式，進(jìn)而得到ICQ 和UCEQ 。根據(jù)之前結(jié)論這個(gè)分壓偏置之所以能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，其中一個(gè)重要因素，就是因?yàn)榛鶚O電位是一個(gè)與溫度無(wú)關(guān)的恒定量，我們重點(diǎn)來(lái)考察一VB這樣一個(gè)參數(shù)。根據(jù)回路的方程，知道VB =UBEQ +(1+β)IB RE ，結(jié)合IBQ 的表達(dá)式，就可以得出一個(gè)非常重要的結(jié)論。當(dāng)(1+β)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于RB 的時(shí)候，此時(shí)VB ≈ UBB ，也就是約等于UCCRB2 /(RB1+RB2。從而滿(mǎn)足固定基極電位的需求。因此，這個(gè)條件跟上面引入的 I2 >>IB ，VB >>UBE 的條件是等價(jià)的。工程上，通常將該關(guān)系式作為分壓偏置電路的穩(wěn)定偏置條件，也是選取RB1、 RB2和RE的依據(jù)。

方法二 估算法

根據(jù)我們電路穩(wěn)定偏置條件，也就是 I2 >>IB ，VB >>UBE，那此時(shí)根據(jù)VB 節(jié)點(diǎn)的基爾霍夫電流定律，基極之路視為開(kāi)路，在這樣一種條件下就可以得到 VB 的表達(dá)式，進(jìn)而在基于RB2、RE支路的電壓方程，率先求得 IE 而 IC ≈ IE，反過(guò)來(lái)，再利用 IC = βIB 的表達(dá)式，求出IBQ 最終基于輸出回路求取UCEQ 完成靜態(tài)分析。

關(guān)于RE的討論

★RE越大，負(fù)反饋越強(qiáng)，電路溫度穩(wěn)定性越好

★RE 上的電流就是輸出電流IC 。因此RE太大其功率損耗也大

★RE 增大，VE增高，使UCE減小，UCEQ 的位置將會(huì)影響最大不失真輸出電壓，而UCEQ 減小必將導(dǎo)致電路動(dòng)態(tài)范圍變窄，減小了最大輸出電壓幅度。若想在RE 增大的同時(shí)任然保持原來(lái)的動(dòng)態(tài)范圍不變，就必須增大 VCC。因此RE不宜取得太大。在小電流工作狀態(tài)下， RE可取幾百歐到幾千歐;大電流工作時(shí)， RE為幾歐到幾十歐。

分壓偏置共射放大電路的動(dòng)態(tài)分析

首先獲得交流通路，將交流通路中的三極管替換成 h 參數(shù)等效模型就可得到微變等效電路。

輸入電阻由于RB1和RB2通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于rbe，所以約等于rbe。

RB1和RB2串聯(lián)分壓確定基極電位VB，RE引入負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。

旁路電容CE 比較大，通常在幾十uF左右，在交流作用下可以理想認(rèn)為他短路。如果沒(méi)有這個(gè)旁電容對(duì)放大電路的靜態(tài)性能沒(méi)有影響。

在動(dòng)態(tài)性能方面如果去掉這個(gè)旁路電容，RE 就將會(huì)出現(xiàn)在微變等效電路中。就會(huì)影響放大電路的動(dòng)態(tài)性。首先，看電壓放大倍數(shù)。方法仍然是相似的，利用 ib 來(lái)表示UO 和UI，進(jìn)而得到電壓放大倍數(shù)。通過(guò)輸出回路，可以看到UO 是RC和RL 兩個(gè)并聯(lián)電阻上的電壓，而兩者的總電流就 βib，所以仍然可以得到上圖中uo的表達(dá)式，再來(lái)看看輸入電壓 ui 。ib 是藍(lán)線支路上的電流，ui 則是上下兩點(diǎn)之間的電壓降，所以就可以用上圖中ui 方程用 ib 來(lái)描述 ui，而這部分的電壓顯然有兩部分組成，一部分是 rbe 上的電壓降，是rbe ib ，另外一部分則是RE 上的電壓降，這里要注意RE上的電流是(1+β)IB，寫(xiě)出表達(dá)式就反映了ui 和 ib 的關(guān)系。將兩者相除，根據(jù)定義就可以得到這個(gè)電路的電壓放大倍數(shù)如上圖所示。顯然，跟前面的固定偏置放大電路的電壓放大倍數(shù)不一樣了，而且通常情況下(1+β)RE 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 rbe ，β 和(1+β)又相差無(wú)幾。經(jīng)過(guò)變化以后，電壓放大倍數(shù)就是：Au = - R’L /RE。這意味著，此時(shí)的電壓放大倍數(shù)與晶體管的參數(shù)沒(méi)有多大關(guān)系，而只與比較穩(wěn)定的電阻有關(guān)，這就意味著電路放大倍數(shù)的穩(wěn)定性得到了大大的提高。

輸入電阻仍然是輸入端口看進(jìn)去的等效電阻，由于RB1 和RB2 的并聯(lián)支路的阻值已經(jīng)確定，故Ri = RB1 // RB2 // R’i 。R’i 仍然是端口電壓比上端口電流。他的端口電流就是ib， 而端口電壓就是Ui 。而Ui 和iB 上已經(jīng)得到了ui = ibrbe +(1+β) ib RE 這樣的表達(dá)式，可推出R’i 的表達(dá)式是：R’i = rbe+(1+β)RE 。所以這樣一種電路的輸入電阻就等于下圖中的形式。而輸出電阻仍然是可以利用三步走的方法來(lái)進(jìn)行求解。求解后的結(jié)論仍然是RC 。將有旁路電容和沒(méi)有旁路電容的結(jié)果加以對(duì)比?？梢钥吹?，當(dāng)電路中存在著旁路電容的時(shí)候，放大電路的動(dòng)態(tài)性能與固定偏置放大電路沒(méi)有區(qū)別。當(dāng)去掉旁邊的時(shí)候，放大倍數(shù)出現(xiàn)了變化，是由于分母中(1+β)RE 的存在，使得電壓放大倍數(shù)減小了。但同時(shí)又使得穩(wěn)定性大大提高了。在顯然去掉了旁路電容以后電路的輸入電阻大大地提高了，而輸出電阻則保持不變。那為什么一個(gè)旁路電容就會(huì)對(duì)電路的性能產(chǎn)生這么大的影響呢?原因就在于，如果沒(méi)有這個(gè)旁路電容CE ，那么RE 就將引入交流負(fù)反饋。必然會(huì)對(duì)電路的動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生各種影響。

此時(shí)我們可以看到，顯然，這樣一個(gè)旁路電容對(duì)電路的性能的影響有好有壞，他在提高了穩(wěn)定性，增大了Ri 的同時(shí)，又損失了電壓放大倍數(shù)。那么在具體的電路的設(shè)計(jì)中，可以將電阻RE 一分為二，一部分并上旁路電容，那此時(shí)顯然對(duì)交流性能有影響的只有RE1 。那這就是一個(gè)比較常用的分壓偏置共射放大電路。就可實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)不會(huì)損失過(guò)多，又能夠在一定程度上抬高輸入電阻。

在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于這樣一個(gè)電路，還應(yīng)該注意以下一些問(wèn)題

為了保證分壓偏置放大電路能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)合理選擇元件參數(shù)，滿(mǎn)足

以下兩個(gè)條件：I2 >>IB VB >>UBE (實(shí)際電路中通常取 I2=10IB VB =3UBE)

RE不宜取得太大。在小電流工作狀態(tài)下，可取幾百歐到幾千歐

若要調(diào)整分壓偏置放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，通常的方法是調(diào)整上偏置電阻RB1。

10IB VB =3UBE)

RE不宜取得太大。在小電流工作狀態(tài)下，可取幾百歐到幾千歐

若要調(diào)整分壓偏置放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，通常的方法是調(diào)整上偏置電阻RB1。

若分壓偏置放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)正常，而放大倍數(shù)嚴(yán)重下降，應(yīng)重點(diǎn)檢查旁路電容CE是否開(kāi)路或者失效。