对放大电路静态工作点测量的分析 - 应用 10环境工程-黄长春-1002031039

对放大电路静态工作点测量的分析—晶体管共射极单极放大器

黄长春

（生物系—10环境工程—1002031039）

摘要：本文主要介绍了晶体管共射极单极放大器的实验原理以及估算公式，还有就是对其静态工作点的一些研究，重点是静态工作点的测量和调试，以及其稳定性对动态性能的影响。

关键字：静态工作点、共射极放大器

引言

1.介绍晶体管共射极单极放大器的实验原理以及估算公式。 2.介绍放大器静态工作点的测量和调试方法。

3.静态工作点稳定性对射极输出器动态性能的影响。 4.分析温度对静态工作点的影响。

一、实验原理以及估算公式

1、 图3—1为电阻分压试工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采

用Rb1Rb2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻Re，以稳定放大器的静态工作点。 当在放大器的输出端加入输入信号Ui后，在放大器的输出端便可得到一个与Ui相位相反，幅值被放大了的输出信号Uo，从而实现了电

压放大。

在图3—1电路中，当流过偏置电阻Rb1和Rb2的电流远大于晶体管T的基极电流Ib时（一般5~10倍），则它的静态工作点可用下式估算

Rb1UccRb1?Rb2Ub?Ube?Ic Ie? （1） ReUce?Ucc?Ic(Rc?Re)Ub? 电压放大倍数 Av=VO?Rl???IeRl?????? （2） VI?be26RcRL （3） RC?RL输入电阻 Ri?Rb1//Rb2//Rbe （4）

输出电阻 Ro?Rc （5）

式中 Rl????RC//RL?二、放大器静态工作点的测量与调试

由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术术在技术前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和转被以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计和实验调试相结合的产物。因此，除了学会放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。

放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激震荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。

2

1. 静态工作点的测量

测量放大器的静态工作点，应在输入信号Ui=0的情况下进行，即将放大器的输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流Ic以及各电极对地的电位Ub、Uc和Ue。一般实验中，为了避免短开集电极，所以采用测量电压，然后算出Ic的方法，例如，只要测出Ue，即可用Ic≈Ie=Ue/Re算出Ic（也可根据Ic=(Ucc-Uc)/Rc,由Uc确定IC）

同时也能算出Ube=Ub-Ue，Uce=Uc-Ue。为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。

2. 静态工作点的调试

放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流Ic（或Uce）的调整与测试。 静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时Uo的负半周将被削低，如图3—1（a）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即Uo的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图3—2（b）所示。这写情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的Ui，接茬输出电压Uo的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调试工作点的位置。

改变电路参数Ucc、Rc、Rb(Rb1、Rb2)都会引起静态工作点的变化，如图3—3所示。 但通常多采用调节偏电阻Rb2的方法来改变静态工作点，如减小Rb2，则可使静态工作点提高等。

最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。

三、静态工作点稳定性对射极输出器动态性能的影响

3

图1为见于一般教材的阻容耦合射极输出器的典型电路，其直流通路如图2所示。 观察图2所示的直流通路可看出，基极电阻Rb、发射极电阻Re构成决定静态工作点的偏置电路，依KVL及晶体管的电流分配关系，可写出基极直流电位UBQ，发射极静态电流IEQ的表达式为： Ubq?Vcc?IbqRb?Vcc?Vcc?UbeqRb （1） Rb?(1??)ReIeq?Vcc?Ubeq （2） Rb?Re1??由图2及式(1)、式(2)，可得出射极输出器偏置电路的构成特点及静态工作点的稳定情况： (1)晶体管的基极只接有一个基极电阻Rb，没有采用基极电位稳定的二个电阻分压式偏置形式，基极直流电位UBQ与电流放大系数卢、发射结直流电压UBEQ等晶体管的参数有关，随晶体管的参数变化而变化不是稳定的。 (2)晶体管发射极所接的发射极电阻Re引入了直流负反馈，但因基极直流电位UBQ不稳定而影响静态工作点的稳定性，发射极静态电流IEQ与电流放大系数β、发射结直流电压UBEQ等晶体管的参数有关，静态工作点随晶体管的参数变化而变化。 几乎所有电子技术类的教材，在介绍射极输出器时，所给出的电路均为图1所示的形式，但都不说明为什么采用基极电位不稳定、静态工作点不稳定的简单构成形式的偏置电路，都不强调静态工作点的设置和稳定问题，都没有分析静态工作点的稳定

4

性对射极输出器动态性能影响的问题。这给射极输出器的教学带来几个疑点问题：射极输出器不需要稳定的静态工作点?静态工作点的稳定性对射极输出器动态性能有什么影响? 1. 射极输出器动态性能和静态工作点的关系分析 射极输出器和其他放大电路一样，用电压放大倍数Au反映对输入信号的放大能力，用输入电阻Ri反映对信号源的影响程度，用输出电阻Ro反映带负载的能力。利用微变等效电路法，求得图1所示的射极输出器的电压放大倍数Au、输入电阻Ri及输出电阻Ro三大动态性能指标的计算公式为： 电压放大倍数： Au?（1??）Rl? （3） ?be?(1??)Rl?输入电阻：Ri?Rb//[?be?(1??)Rl?] （4） 输出电阻：Ro=Rc//Rs?+?be （5） 1??/ l （6） 其中： Rl???Rc/Rs// bR Rs?=R （7） ?=???(1??)bebb26(mV) （8） Ieq(mA)式(8)中含有静态工作点的电量IEQ，使得含有晶体管输入电阻rbe的电压放大倍数Au、输入电阻Ri，输出电阻Ri与IEQ有关，但都可以近似忽略，分析如下：晶体管的电流放大系数β>>1，电路一般满足(1+β)RL’>>rbe的关系，因而式(3)、式(4)可近似简化为： Au?（1??）Rl?（1??）Rl???1 （9） ?be?(1??)Rl?(1??)Rl?Ri?Rb//[?be?(1??)Rl?]?Rb//?Rl? （10） 式(9)，式(10)表明，电压放大倍数Au与静态工作点的直流电量及静态工作点的稳定性近似无关；输入电阻Ri与晶体管的电流放大系数β有关，与静态工作点的直流电量及静态工作点的稳定性近似无关。 射极输出器的输出端为负载RL其提供信号电压，可将射极输出器的输出端用一个实际电压源等效，其内阻为射极输出器的输出电阻Ro，如图3所示。 5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uzdf.html