电子技术及应用第2版最新章节_张静之著

2.3 分压式固定偏置放大电路

晶体管的温度特性较差，温度上升会使晶体管的反向饱和电流 I _CBO 和电流放大系数 β 增大，同时使发射结电压 U _BE 减小，这样的变化会影响到静态工作点的稳定，严重的会使输出信号失真，电路无法正常工作。为了稳定静态工作点，可以采用分压式固定偏置放大电路。

2.3.1 分压式固定偏置放大电路的基本组成

分压式固定偏置放大电路如图2-20所示。电路中， R _B1 为上偏置电阻， R _B2 为下偏置电阻，直流电压源 U _CC 经 R _B1 和 R _B2 分压后与晶体管的基极相连； R _C 是集电极电阻； R _E 是发射极电阻，其两端并联的大电容 C _E 称为射极旁路电容。利用 C _E “隔直通交”的功能，使 R _E 在交流通路中不起作用，从而使交流信号的放大能力不受影响。

图2-20 分压式固定偏置放大电路

2.3.2 分压式固定偏置放大电路静态工作点的稳定

如图2-20b所示电路是分压式固定偏置放大电路的直流通路。选择合适的 R _B1 和 R _B2 使晶体管正常工作时满足 I ₁ ＞＞ I _B （通常情况下，基极电流 I _B 是几十微安，电流 I ₁ 在毫安数量级），这样就认为 I _B ≈0、 I ₁ ≈ I ₂ ，忽略 I _B 对 I ₁ 的分流作用，则晶体管基极的电位基本恒定。

当环境温度 T 升高时，电路中的集电极电流 I _C 增大，发射极电流 I _E 随之增大（因为 I _E = I _B + I _C ≈ I _C ），发射极的电位 V _E = I _E R _E 也随之升高。因为 V _B 基本不变，所以晶体管的输入电压 U _BE = V _B -V _E 降低，导致 I _B 减小（因为 U _BE 和 I _B 正相关，同增同减），从而使 I _C = βI _B 减小。温度下降时的自动调节过程与温度上升时相反，请读者自行分析。

上述 I _C 受温度影响后的稳定过程可简单表示如下。

通过以上分析可以看出，分压式固定偏置放大电路具有自动稳定静态工作点的能力，即当放大电路的环境温度变化时，该电路能够实现晶体管集电极电流 I _C 基本保持不变。

需要说明的是，虽然分压式固定偏置放大电路必须满足条件： I ₁ ＞＞ I _B 、 V _B ＞＞ U _BE ，但并不是 I ₁ 和 V _B 越大越好。因为 I ₁ 增大不仅会增加电路的功率损耗，而且降低放大电路的输入电阻，减小放大电路输入电压 u _i 。因此一般选取原则为：硅晶体管应为 I ₁ =（5～10） I _B ；锗晶体管应为 I ₁ =（10～20） I _B 。

同样，基极电位 V _B 也不能太高，否则由于发射极电位 V _E = V _B -U _BE 的升高，会使 U _CE = U _CC -I _C R _C -V _E 减小，从而减小了放大电路输出电压的变化范围，因此一般选取硅晶体管应为 V _B =（3～5） U _BE ；锗晶体管应为 V _B =（1～3） U _BE 。

2.3.3 分压式固定偏置放大电路的分析

1.静态分析

分析分压式固定偏置放大电路的静态工作点时，应先求 V _B ，然后按照 V _E 、 I _EQ 、 I _CQ 、 I _BQ 和 U _CEQ 的顺序求解。

在如图2-20b所示分压式固定偏置放大电路的直流通路中， I ₁ ＞＞ I _B ，所以可得

2.动态分析

分压式固定偏置放大电路的交流通路如图2-21a所示，图2-21b为其微变等效电路。

图2-21 分压式固定偏置放大电路的交流通路和微变等效电路

如果将图2-21b中的 R _B1 // R _B2 看成一个电阻 R _B ，则图2-21b与图2-13b共射极放大电路的微变等效电路完全相同，所以动态参数为

【 例2-3 】在图2-20a所示分压式固定偏置电路中，已知 U _CC =12V、 R _B1 =70kΩ、 R _B2 =30kΩ、 R _C =2kΩ、 R _E =2kΩ、 R _L =6kΩ，晶体管的电流放大系数 β =50、 U _BEQ =0.6V。求：1）静态工作点的静态值 I _BQ 、 I _CQ 和 U _CEQ 。2）放大电路的电压放大倍数 A _u 、输入电阻 r _i 和输出电阻 r _o 。